JP2017115965A - 2モータ車両駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 パーキングロック機構を備えた2モータ車両駆動装置において、減速機の歯車に潤滑油を供給することを課題とする。【解決手段】 減速機は、モータ軸から動力が伝達される入力歯車23aを有する入力歯車軸23と、駆動輪に駆動力を伝達する出力歯車25aを有する出力歯車軸25と、入力歯車軸23と出力歯車軸25との間に設けられ出力歯車23aと噛み合う大径歯車24aと出力歯車25aと噛み合う小径歯車24bを有する中間歯車軸24と、からなり、パーキングロック機構40は、減速機ケーシング20内の中間歯車軸24の小径歯車24bの径方向の延長線上の入力歯車軸23に設けられるパーキングギヤ41と、パーキングギヤ41に係脱可能な爪部を有するパーキングポール42とを有し、パーキングギヤ41の外径は、入力歯車23aの外径より大きく形成し、パーキングギヤ41の一部が減速機ケーシング20に封入した潤滑油に浸かるようにした。【選択図】 図4
Description
この発明は、左右の駆動輪をそれぞれ独立して駆動させる2基の電動モータと、この電動モータの回転速度を減速して動力を駆動輪に伝達する2基の減速機とを備えた2モータ車両駆動装置に関するものである。
車両駆動装置として、左右の駆動輪をそれぞれ独立して駆動させる2基の電動モータと減速機を備えるものがある。
この種の2モータ車両駆動装置は、左右の駆動輪のそれぞれについて独立に駆動用の電動モータを備えるので、一つの共通の電動モータによって左右の駆動輪を駆動させる1モータ車両駆動装置のように、一つの電動モータの駆動力を左右に振り分けるデファレンシャルギヤ等が不要になる、という利点を有する。
特許文献1に開示された2モータ車両駆動装置は、図19に示すように、左右の駆動輪を個別に駆動する左右の電動モータ101と電動モータ101の回転を減速する2基の減速機102を備え、左右の電動モータ101の中央に2基の減速機102を配置している。
減速機102は、図19に示すように、モータ軸112から動力が伝達される入力歯車を有する入力歯車軸123と、この入力歯車軸123の入力歯車に噛み合う大径歯車と出力歯車に噛み合う小径歯車を有する複数の中間歯車軸124と、出力歯車を有し、減速機ケーシング128から引き出されて等速ジョイント126、中間シャフト127を介して駆動輪に駆動力を伝達する出力歯車回転軸部125とを備える平行軸歯車減速機である。各歯車は、はすば歯車であり、各歯車回転軸は両端部を転がり軸受により回転自在に減速機ケーシング128に支持されている。また、左右の各歯車回転軸は各歯車回転軸123、124、125同士が同軸上に配置されている。
上記した減速機102の歯車同士の噛み合い部は、転がりと滑りの複合的な摩擦により熱が発生する。この熱の発生は、歯車機構における動力損失となるため、噛み合い部に潤滑油を供給し、熱の発生を抑制する必要がある。しかしながら、上記した特許文献1では、歯車の噛み合い部に潤滑油を供給する方法については記載されていない。
また、2モータ車両駆動装置を用いた電気自動車においては、左右の駆動輪のそれぞれを独立して駆動するので、パーキングロック機構を電動モータ毎に配設している。2モータ車両駆動装置を用いた電気自動車のパーキングロック機構が特許文献2に開示されている。
特許文献2に開示された2基の電動モータと減速機を備えた車両駆動装置は、図20に示すように、左右の駆動輪を個別に駆動する左右の電動モータ206L、206Rと電動モータ206L、206Rの回転を減速する減速機236L、236Rを備え、左右の電動モータ206L、206Rを車両内側(インボード側)に配置し、車両外側(アウトボード側)に減速機236L、236Rを配置している。
左右の電動モータ206L、206Rは、左右の図示しない駆動輪に左右対称に構成されているため、電動モータ206L、206Rの各部材には同じ符号を付して説明する。電動モータ206L、206Rは、ステータ231と、ロータ232とロータ軸233等が備えられている。ステータ231は、円筒状のケース234の内側に収容されている。このステータ231の内側には、ロータ232が回転自在に配置されている。ロータ232には、その軸心を通るように、ロータ軸233が挿通されている。このロータ軸233の一端はケース234に設けられた軸受部235によって支持されている。またロータ軸233の他端は、ケース234に設けられた減速機236L(236R)に支持されている。減速機236L(236R)は、遊星歯車減速機で構成されており、減速機236L(236R)の出力軸237が等速ジョイント202と連結されている。そして、電動モータ206L、206Rのロータ軸233に、パーキングロック機構260が設けられている。
この特許文献2のものは、遊星歯車減速機を用いているが、遊星歯車の歯車同士の噛み合い部へ潤滑油を供給する方法については記載されていない。ところで、遊星歯車減速機への潤滑油の給油方法としては、モータの回転軸及び遊星歯車減速機のサンギヤが連結している回転軸を中空軸とし、ケーシング内に封入した潤滑油をポンプにより中空軸に給油し、中空軸の所定の位置に設けられた径方向に開いた給油穴から中空軸の遠心力を利用して各部位に給油する方法がある。この給油方法を採用した場合、2モータ車両駆動装置内又は外にポンプが必要になる。更に、車両駆動装置内に別途油路を設ける必要があり、コスト高となるばかりではなく、2モータ車両駆動装置内の構成が複雑になるという問題が生じる。
そこで、この発明は、パーキングロック機構を備えた2モータ車両駆動装置において、構造を複雑化することなく、減速機の歯車に潤滑油を効率よく供給することを課題とするものである。
前記の課題を解決するために、この発明は、左右の駆動輪をそれぞれ独立に駆動させる2基の電動モータと、この2基の電動モータの回転速度を個別に減速して、動力を左右の駆動輪に伝達する2基の減速機と、前記2基の減速機にそれぞれ設けられ駆動輪をロックするパーキングロック機構と、を備え、この2基の減速機を左右並列に収容する減速機ケーシングを中央にしてその左右に2基の電動モータのモータケーシングを固定した2モータ車両駆動装置において、前記減速機は、モータ軸から動力が伝達される入力歯車を有する入力歯車軸と、駆動輪に駆動力を伝達する出力歯車を有する出力歯車軸と、前記入力歯車軸と出力歯車軸との間に設けられ、前記入力歯車と噛み合う大径歯車と前記出力歯車と噛み合う小径歯車を有する中間歯車軸とからなり、前記パーキングロック機構は、前記入力歯車軸に設けられるパーキングギヤと、このパーキングギヤの係合部に係脱可能な爪部を有するパーキングポールとを有し、前記パーキングギヤは、前記中間歯車軸の小径歯車の径方向の延長線上に配置され、前記パーキングギヤの外径は、前記入力歯車の外径より大きく前記中間歯車軸の小径歯車に当たらない大きさに形成し、前記パーキングギヤの一部が前記減速機ケーシングに封入した潤滑油に浸かることを特徴とする。
また、前記パーキングギヤの歯幅は、前記中間歯車軸の小径歯車の歯幅より小さいくすればよく、前記パーキングギヤの歯幅の中心位置と前記中間歯車軸の小径歯車の歯幅の中心位置が一致するように前記入力歯車軸にパーキングギヤを配置すればよい。
また、前記減速機ケーシングの左右の減速機のそれぞれのインボード側の空間に、前記パーキングポールをそれぞれ揺動可能に設け、前記パーキングポールにそれぞれ当接するパーキングカムを動作させるパーキングロッドを前記減速機ケーシング内にそれぞれ取り付け、これらのパーキングロッドを動作させる1つのアクチュエータを前記減速機ケーシングに取り付ければよい。
また、前記アクチュエータは、前後に移動するアクチュエータロッドを備え、前記パーキングロッドの後端はL字状に折り曲げられて前記アクチュエータロッドに連結するように構成できる。
また、前記アクチュエータロッドは、前記入力歯車軸の軸方向に対して直交する方向に前後に移動し、前記パーキングロッドは、前記入力歯車軸の軸方向に対して直交する方向に前後に移動するように構成すればよい。
また、前記減速機ケーシングは、仕切り壁によって左右に2分割され、前記パーキングポールが前記仕切り壁に揺動自在に取り付ければよい。
また、前記減速機ケーシングに、前記アクチュエータロッドが挿通される窓部が設けられ、この窓部に臨んで前記仕切り壁にアクチュエータロッドの前後の移動を許容する切り欠きを設ければよい。
また、減速機ケーシングの左右の減速機のそれぞれのインボード側の空間に、前記パーキングポールをそれぞれ揺動可能に設け、このパーキングポールの爪部を前記パーキングギヤの係合部に対して係脱可能に揺動させる回転カムと、この回転カムを回転させるカム駆動部とを備えるように構成することができる。
この発明によれば、パーキング機構を備えた2モータ車両駆動装置において、パーキングギヤを入力歯車の外径より大きく中間歯車軸の小径歯車に当たらない大きさに形成し、パーキングギヤの一部が前記減速機ケーシングに封入した潤滑油に浸かるように構成することで、ケーシングに内に封入されている潤滑油がパーキングギヤにより跳ね上げられ、中間歯車軸の小径歯車部分にも潤滑油がはね掛けられ、小径歯車と出力歯車との間に潤滑油を効率よく供給することができる。
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示すこの発明の第1の実施の形態にかかる2モータ車両駆動装置Aは、2基の減速機2L、2Rを左右並列に収容する減速機ケーシング20を中央にし、その減速機ケーシング20の左右に2基の電動モータ1L、1Rのモータケーシング3L、3Rを固定配置したものである。
図1に示すこの発明の第1の実施の形態にかかる2モータ車両駆動装置Aは、2基の減速機2L、2Rを左右並列に収容する減速機ケーシング20を中央にし、その減速機ケーシング20の左右に2基の電動モータ1L、1Rのモータケーシング3L、3Rを固定配置したものである。
図7に示す電気自動車Cは、前輪駆動方式であり、シャーシ51と、駆動輪としての前輪52と、後輪53と、左右の駆動輪をそれぞれに独立に駆動する2モータ車両駆動装置Aとを備え、2モータ車両駆動装置Aは、駆動輪である左右の前輪52の中央位置のシャーシ51上に搭載され、2モータ式の車両駆動装置Aの駆動力は、等速ジョイント15と中間シャフト16を介して左右の駆動輪である前輪52に伝達される。
なお、2モータ車両駆動装置Aの搭載形態としては、図7に示す前輪駆動方式の他、後輪駆動方式、四輪駆動方式でもよい。
電気自動車Cには、コントローラ60、各種のセンサ61、バッテリー62、インバータ63、パーキングロック機構40等を備える。
前輪52は、操舵機構を介したステアリングホイールによって操舵可能に構成されている。前輪52には、2モータ車両駆動装置Aの電動モータ1L、1Rの駆動力が伝達され、これら電動モータ1L、1Rにはバッテリー62に充電された電力がインバータ63を介して供給される。即ち、左右の前輪52は独立して回転駆動可能に構成されている。バッテリー62は、公知の電気自動車と同様に、繰り返し充放電が可能なリチウムイオン電池等の二次電池が採用されている。また、通常、バッテリー62は複数のバッテリーモジュールで構成され、各モジュールは接続配線で互いに電気的に直列または並列に接続されている。
コントローラ60は、内部にCPU、RAM、ROM等が備えられ、ROM等に書き込まれたプログラムに基づき各種制御が行われる。また、コントローラ60には、車速センサ、アクセルペダルセンサ、フットブレーキペダルセンサ、ポジションセンサ、加速度センサ、舵角センサ、及び傾斜角センサ等の車両の運転状態を検出する各種のセンサ61の出力が入力される。なお、車速センサでは車速度が検出される。アクセルペダルセンサではアクセルペダルの踏み込み量が検出される。フットブレーキペダルセンサではフットブレーキの踏み込み量が検出される。ポジションセンサではセレクトレバーのポジションが検出され、パーキング(P)レンジ、ドライブレンジなどの運転動作を検出する。加速度センサでは車両の加速度が検出される。舵角センサでは前輪52の操舵角度が検出される。傾斜角センサでは車両の傾斜角度が検出される。そして、コントローラ60は、これらセンサ61の出力に基づき、制御プログラムをCPUで実行することにより、インバータ63からそれぞれ対応する電動モータ1L、1Rに出力される交流電圧値を制御し、電動モータ1L、1Rからそれぞれ対応する前輪52に伝達される駆動力を調整する。
また、コントローラ60は、センサ61の中のポジションセンサの出力に基づいて、パーキングロック機構40のロック又は解除動作を制御する。
2モータ車両駆動装置Aにおける左右の電動モータ1L、1Rは、図1に示すように、モータケーシング3L、3R内に収容されている。
モータケーシング3L、3Rは、円筒形のモータケーシング本体3aL、3aRと、このモータケーシング本体3aL、3aRの外側面を閉塞する外側壁3bL、3bRと、モータケーシング本体3aL、3aRの内側面に減速機2L、2Rと隔てる内側壁3cL、3cRとからなる。モータケーシング本体3aL、3aRの内側壁3cL、3cRには、モータ軸12aを引き出す開口部が設けられている。
電動モータ1L、1Rは、図1に示すように、モータケーシング本体3aL、3aRの内周面にステータ11を設け、このステータ11の内周に間隔をおいてロータ12を設けたラジアルギャップタイプのものを使用している。なお、電動モータ1L、1Rは、アキシャルギャップタイプのものを使用してもよい。
ロータ12は、モータ軸12aを中心部に有し、そのモータ軸12aはモータケーシング本体3aL、3aRの内側壁3cL、3cRの開口部からそれぞれ減速機2L、2R側に引き出されている。モータケーシング本体3aL、3aRの開口部とモータ軸12aとの間にはシール部材13が設けられている。
モータ軸12aは、モータケーシング本体3aL、3aRの内側壁3cL、3cRと外側壁3bL、3bRとに転がり軸受14a、14bによって回転自在に支持されている(図1)。
左右並列に設けられた2基の減速機2L、2Rを収容する減速機ケーシング20は、図1および図2に示すように、中央ケーシング20aとこの中央ケーシング20aの両側面に固定される左右の側面ケーシング20bL、20bRの3ピース構造になっている。左右の側面ケーシング20bL、20bRは、中央ケーシング20aの両側の開口部に図示しない複数のボルトによって固定されている(図1)。
減速機ケーシング20の側面ケーシング20bL、20bRのアウトボード側(車体外側)の側面と電動モータ1L、1Rのモータケーシング本体3aL、3aRの内側壁3cL、3cRとを、複数のボルト29によって固定することにより、減速機ケーシング20の左右に2基の電動モータ1L、1Rが固定配置される(図1)。
中央ケーシング20aには、図1及び図2に示すように、中央に仕切り壁21が設けられている。減速機ケーシング20は、この仕切り壁21によって左右に2分割され、2基の減速機2L、2Rを収容する独立した左右の収容室が並列に設けられている。
減速機2L、2Rは、図1に示すように、左右対称形に設けられ、モータ軸12aから動力が伝達される入力歯車23aを有する入力歯車軸23と、この入力歯車23aに噛み合う大径歯車24aと出力歯車25aに噛み合う小径歯車24bを有する中間歯車軸24と、出力歯車25aを有し、減速機ケーシング20から引き出されて等速ジョイント15、中間シャフト16(図7)を介して駆動輪に駆動力を伝達する出力歯車軸25とを備える平行軸歯車減速機である。左右2基の減速機2L、2Rの各入力歯車軸23、中間歯車軸24、出力歯車軸25は、それぞれ同軸上に配置されている。
減速機2L、2Rの入力歯車軸23の両端は、中央ケーシング20aの仕切り壁21の左右両面に形成した軸受嵌合穴27aと側面ケーシング20bL、20bRに形成した軸受嵌合穴27bに転がり軸受28a、28bを介して回転自在に支持されている。
入力歯車軸23のアウトボード側の端部は、側面ケーシング20bL、20bRに設けた開口部27cから外側に引き出されており、開口部27cと入力歯車軸23の外側端部との間にはオイルシール31を設け、減速機2L、2Rに封入された潤滑油の漏洩および外部からの泥水などの浸入を防止している。
入力歯車軸23は中空構造であり、この中空の入力歯車軸23に、モータ軸12aが挿入される。入力歯車軸23とモータ軸12aとは、スプライン(セレーションも含む以下同じ)結合されている。
中間歯車軸24は、外周面に入力歯車23aに噛み合う大径歯車24aと出力歯車25aに噛み合う小径歯車24bを有する段付き歯車軸である。この中間歯車軸24の両端は、中央ケーシング20aの仕切り壁21の両面に形成した軸受嵌合穴32と側面ケーシング20bL、20bRに形成した軸受嵌合穴33とに転がり軸受34a、34bを介して支持されている。
出力歯車軸25は、大径の出力歯車25aを有し、中央ケーシング20aの仕切り壁21の両面に形成した軸受嵌合穴35と側面ケーシング20bL、20bRに形成した軸受嵌合穴36に転がり軸受37a、37bによって支持されている。
出力歯車軸25のアウトボード側の端部は、側面ケーシング20bL、20bRに形成した開口部35cから減速機ケーシング20の外側に引き出され、引き出された出力歯車軸25のアウトボード側の端部の外周面に、等速ジョイント15の外側継手部15aがスプライン結合されている。
出力歯車軸25に結合された等速ジョイント15は、中間シャフト16を介して前輪(駆動輪)52に接続される(図7)。
出力歯車軸25のアウトボード側の端部と側面ケーシング20bL、20bRに形成した開口部35cとの間には、オイルシール39を設け、減速機2L、2Rのケーシング20内に封入された潤滑油の漏洩および外部からの泥水などの侵入を防止している。このケーシング20内に封入された潤滑油は、歯車の回転により跳ね上げられ、歯車の噛み合い部、転がり軸受などに供給される。
この発明は、上記した2モータ車両駆動装置Aに設けるパーキングロック機構40に関するものである。
前述したように、2つの減速機2L、2Rは、平行軸歯車方式により構成され、左右それぞれに、入力歯車軸23、出力歯車軸25、および中間歯車軸24が設けられている。
この発明の車両駆動装置Aは、2基の減速機2L、2Rを左右並列に収容する減速機ケーシング20を中央にし、その減速機ケーシング20の左右に2基の電動モータ1L、1Rのモータケーシング3L、3Rを固定配置している。そして、パーキングロック機構40は、図1及び図2に示すように、中央に配置される減速機ケーシング20に収容される左右の減速機2L、2Rの入力歯車軸23にそれぞれ設けている。パーキングロック機構40は、車両が停車しているときに、駆動輪である前輪52をロックさせる構成となっている。
パーキングロック機構40は、パーキングギヤ41、パーキングポール42、パーキングロッド44等を備える(図4)。左右の減速機2L、2Rの入力歯車軸23のインボード側で中間歯車軸24の小径歯車24bの径方向の延長線上に、入力歯車軸23と一体に回転するパーキングギヤ41を設ける。そして、各パーキングギヤ41の係合部に係合する爪部42aを有するパーキングポール42を減速機ケーシング20の中央ケーシング20aに対して、揺動可能に取り付ける。そして、各パーキングポール42に当接するパーキングカム44cを動作させるパーキングロッド44を減速機ケーシング20の中央ケーシング20aに取り付けられた1つのアクチュエータ43で動作させる。
中央ケーシング20aに取り付けられたアクチュエータ43のアクチュエータロッド43aがパーキングロッド44に取り付けられている。アクチュエータ43を動作させて、アクチュエータ43のアクチュエータロッド43aを入力歯車軸23の軸方向と直交する方向に対して前後に移動させてパーキングロッド44を前後に移動させ、パーキングカム44cにてパーキングポール42を揺動させることにより、パーキングロック機構40がロック又は解除される。この実施形態では、パーキングロッド44は、入力歯車軸23の軸方向と直交する方向で前後に移動する。
ところで、減速機2L、2Rの入力歯車軸23のインボード側、即ち中央ケーシング20aの仕切り壁21側は、中間歯車軸24の小径歯車24bによる空間があるので、その空間を利用してパーキングロック機構40を設けることができる。そして、この実施形態においては、パーキングギヤ41を中間歯車軸24の小径歯車24bの径方向の延長線上に配置されている。このように、減速機2L、2Rのインボード側の空間を有効活用することにより、2モータ車両駆動装置Aの体格を大きくすることなく、パーキングロック機構40を設けることができる。
図4、図6、図8〜図11に示すように、パーキングギヤ41は、歯車形状であって、入力歯車軸23に対して同心に配置されて取り付けられている。このパーキングギヤ41の歯41b間に形成される係合部としての凹部41aは、パーキングポール42の爪部42aが噛み合うように構成されている。そして、図3に示すように、パーキングギヤ41の外径(D2)は、入力歯車23aの外径(D1)よりも大きく、中間歯車軸24の小径歯車24bに当接しない大きさに形成して、パーキングギヤ41の外径をできる限り大きくしている。
パーキングギヤ41の外径をできる限り大きくし、図6に示すように、2モータ車両駆動装置Aをシャーシに搭載した時に、ケーシング20に内に封入されている潤滑油の油面にパーキングギヤ41の外径、即ち歯41bの一部が浸かるようになっている。入力歯車軸23の回転により、パーキングギヤ41が回転すると、潤滑油がパーキングギヤ41により跳ね上げられ、中間歯車軸24の小径歯車24b部分にも潤滑油がはね掛けられ、小径歯車24bと出力歯車25aとの間に潤滑油が効率よく供給される。
図6に示すように、小径歯車24bは潤滑油の油面から離れていても、パーキングギヤ41が図中矢印方向に回転すると、潤滑油が図中矢印で示すように、小径歯車24b方向へ跳ね上げられることになり、小径歯車24bに潤滑油が効率よく供給される。そして、小径歯車24bと出力歯車25aとの噛み合い部がはね掛けられた潤滑油により効率的に冷却されることになる。
また、パーキングギヤ41の外径を大きくすることで、パーキングギヤ41のパーキングポール42との係合部に作用する荷重を低減することができ、パーキングギヤ41の歯幅(L1)を小さくできる。そこで、この実施形態では、パーキングギヤ41の歯幅(L1)を小径歯車24bの歯幅(L2)よりも小さくし、パーキングギヤ41の歯幅中心位置と小径歯車24bの歯幅の中心位置が一致するように、パーキングギヤ41を配置している(図3)。このように構成することで、パーキングギヤ41によって跳ね上げられた潤滑油を小径歯車24bへ確実に送ることができる。
図4に示すように、上記のパーキングポール42の後端は、ポールシャフト42bを介して中央ケーシング20aの仕切り壁21に回転自在に支持されている。このポールシャフト42bには、パーキングギヤ41の凹部41aとパーキングポール42の爪部42aとの噛合が解除される方向にバネの付勢力が作用するようにねじりコイルばね45が設けられている。
パーキングロッド44には、先端側ロッド44a、基端側ロッド44b、パーキングカム44c、及びコイルスプリング44dが備えられている。先端側ロッド44aは、基端側ロッド44bよりも大径となっている。
パーキングカム44cは、基端側ロッド44bに摺動自在に設けられており、後方からコイルスプリング44dのバネ荷重を受けて、先端側ロッド44aと基端側ロッド44bとの間に形成される段差44eに当接されている。さらにパーキングカム44cは先端側ロッド44a側へテーパー面が設けられ、パーキングポール42の下面を案内し、パーキングカム44cにパーキングポール42の下面を当接させる。
図5に示すように、一対のパーキングロッド44のぞれぞれの基端側ロッド44bの後端は、L字状に折り曲げられ、アクチュエータ43のアクチュエータロッド43aに連結されている。即ち、各パーキングポール42に当接するパーキングカム44cを動作させるパーキングロッド44は、1つのアクチュエータ43のアクチュエータロッド43aに連結されている。
減速機ケーシング20の中央ケーシング20aには、アクチュエータ43のアクチュエータロッド43aが挿通される窓部20cが設けられ、この窓部20cに臨んで仕切り壁21にアクチュエータロッド43aが前後に移動できるように、切り欠き21bが設けられている。
中央ケーシング20aに取り付けられたアクチュエータ43の動作により、左右を入力歯車軸23にそれぞれ設けられたパーキングギヤ41と係合するパーキングポール42を揺動させ、パーキングロック機構40のロック又は解除が行われる。
パーキングギヤ41の外径を大きくすることで、パーキングギヤ41とパーキングポール42との係合部に作用する荷重を低減できるため、パーキングポール42を小型化できる。また、パーキングポール42をパーキングギヤ41に係合させるためのパーキングカム44cも小型化できる。そして、パーキングロッド44に作用する荷重も低減できるため、アクチュエータ43を小型のものを用いることができる。
中央ケーシング20aに取り付けられたアクチュエータ43は、油圧式または電動式等のアクチュエータであり、アクチュエータロッド43aを前後に移動させる。このアクチュエータ43の動作はコントローラ60により制御される。
次に、パーキングロック機構のロック動作について説明する。ドライバによりセレクトレバーがPレンジにセレクト操作されると、センサ61のポジションセンサからPレンジに対応する出力がコントローラ60に出力される。これに対し、コントローラ60は、左右のパーキングロック機構40をロックするための指令信号を出力する。これにより、図8に示す非動作時の状態パーキングギヤ41とパーキングポール42が離れた状態から図9に示すパーキングギヤ41の歯41b同士間に形成される凹部41aは、パーキングポール42の爪部42aが噛み合うロック状態となるように、アクチュエータ43が動作してパーキングロッド44をパーキングポール42側(前進側)へ移動させる。そうすると、カム44cがパーキングポール42の先端を下側から上側に向けて押し上げると同時に、パーキングポール42がポールシャフト42bを中心に回転する。そして、図9に示すように、パーキングポール42の爪部42aが、凹部41aに噛合する場合には、パーキングロック機構40がロック状態となる。
この結果、入力歯車軸23の回転が禁止され、これに伴い、中間歯車軸24、出力歯車軸25の回転が禁止される。即ち、前輪52の回転が規制され、車両の停止状態が維持される。
また、図10に示すように、パーキングポール42の爪部42aがパーキングギヤ41の歯41bに当接し、パーキングポール42の乗り上げが発生した場合には、パーキングカム44cがコイルスプリング44dのバネ荷重に抗して基端側ロッド44b側へ後退するように摺動し、パーキングロッド44のストロークに対する逃げを確保する。これにより、パーキングポール42の爪部42aが歯41bに無理に押し付けられることがなくなり、パーキングロック機構40の故障が防止される。即ち、爪部42aが歯41bに当接する場合は、パーキングギヤ41が図中矢印方向に僅かに回転して爪部42aと凹部41aが噛合することで、パーキングロック機構40がロック状態となる。この結果、入力歯車軸23の回転が禁止され、これに伴い、中間歯車軸24、出力歯車軸25の回転が禁止される。即ち、前輪52の回転が規制され、車両の停止状態が維持される。
次に、パーキングロック機構40の解除動作について説明する。ドライバによりセレクトレバーがPレンジから他のレンジにセレクト操作されると、センサ61の中のポジションセンサからPレンジ以外に対応する出力がコントローラ60に出力される。これに対し、コントローラ60は、パーキングロック機構40に解除の指令信号を出力する。これにより、アクチュエータ43は、図9で説明したパーキングロック機構40のロック状態からパーキングロッド44を元位置に復帰させて爪部42aと凹部41aの噛合を解除することにより、図8で説明したパーキングロック機構40を解除状態に移行させる。この結果、前輪52のロックが解除され、車両が移動可能となる。
上記したように、この発明の第1の実施形態においては、2モータ車両駆動装置において、平行歯車軸方式の減速機2L、2Rの入力歯車軸23のインボード側の空間を活用でき、駆動装置全体の体格を大きくすることなくパーキングロック機構40を設置できる。さらに、左右のパーキングロック機構40を1つのアクチュエータ43で動作させることで、コストの増大を防ぐことができるとともに、消費電力も軽減できる。
次に、この発明の第2の実施形態につき図面を参照して説明する。前述した実施形態では、パーキングポール42がパーキングロッド44を用いて、揺動させている。これに対して、この第2の実施形態では、回転カムを用いて、パーキングポール42を揺動させている。
この発明の第2の実施形態に係る電動車両駆動装置Aは、2基の減速機2L、2Rを左右並列に収容する減速機ケーシング20を中央にし、その減速機ケーシング20の左右に2基の電動モータ1L、1Rのモータケーシング3L、3Rを固定配置している。そして、パーキングロック機構40は、中央に配置される減速機ケーシング20に収容される左右の減速機2L、2Rの入力歯車軸23にそれぞれ設けている。パーキングロック機構40は、車両が停車しているときに、駆動輪である前輪52をロックさせる構成となっている。
図12〜図15に示すように、パーキングロック機構40は、パーキングギヤ41、パーキングポール42、回転カム441、パーキングカム駆動装置440等を備える。左右の減速機2L、2Rの入力歯車軸23のインボード側で中間歯車軸24の小径歯車24bの延長線上にに、入力歯車軸23と一体に回転するパーキングギヤ41を設ける。そして、パーキングギヤ41に係合するパーキングポール42を減速機ケーシング20の中央ケーシング20aに対して揺動可能に支持する。パーキングポール42に当接する小型の回転カム441を装着したカム駆動装置440を側面ケーシング20bL、20bRに設け、パーキングポール42を揺動させる。この第2の実施形態のパーキングギヤ41も第1の実施形態と同様に、パーキングギヤ41の外径は、入力歯車23aよりも大きく、中間歯車軸24の小径歯車24bに当接しない大きさに形成して、パーキングギヤ41の外径をできる限り大きくしている。パーキングギヤ41の歯幅を小径歯車24bの歯幅よりも小さくし、パーキングギヤ41の歯幅中心位置と小径歯車24bの歯幅の中心位置が一致するように、パーキングギヤ41を配置している。
パーキングカム駆動装置440は、回転カム441に回転自在に装着されるカム駆動軸442と、このカム駆動軸442を回転させる回転手段と、回転カム441とカム駆動軸442とを連結すると共にパーキングポール42の爪部42aをパーキングギヤ41へ係合させる方向へ付勢するばね部材としてのねじりコイルばね444を備える。
上記回転カム441は、後述するように、側面ケーシング20bL、20bRに回転自在に取り付けられたカム駆動軸442に対して回転自在に支持される。そして、カム駆動軸442の鍔部443にねじりコイルばね444の一端が取り付けられ、他端が回転カム441に嵌め込まれ、回転カム441とカム駆動軸442の間に、ねじりコイルばね444が配されている。
回転カム441には、図16〜図18に示すように、カム駆動軸442の外周に沿って形成された円弧状溝446が設けられている。また、カム駆動軸442には、この円弧状溝446に嵌め込まれるキー445が取り付けられ、この円弧状溝446の端部にねじりコイルばね444の付勢力によりキー445が当接する。そして、カム駆動軸442の回転力が、ねじりコイルばね444を介して回転カム441へ伝達する。つまり、パーキングロック機構40を動作させた場合、カム駆動軸442が回動すると、ねじりコイルばね444を介して回転カム441が回転する。そして、ねじりコイルばね444の付勢力により、回転カム441にはパーキングポール42がパーキングギヤ41に係合する方向に力が与えられる。
また、パーキングロック機構40のロックを解除する場合には、パーキングギヤ41の凹部41aからパーキングポール42の爪部42aが離脱するように、ねじりコイルばね444の付勢力に抗してカム駆動軸442を回転させる。回転カム441には、ねじりコイルばね444を介してカム駆動軸442の回転力が与えられる。
そして、減速機ケーシング20の側面ケーシング20bL、20bRのアウトボード側にカム駆動軸442が挿入される開口部40aが設けられ、この開口部40aに嵌め込まれた2個の転がり軸受46、46によってカム駆動軸442が回転自在に支持されている。開口部40aの減速機2L、2R側にはオイルシール47を設け、減速機2L、2Rに封入された潤滑油の漏洩を防止している。上記したように、回転カム441は側面ケーシング20bL、20bRに対して回転自在に支持されたカム駆動軸442とねじりコイルばね444を介して連結している。
パーキングギヤ41は、歯車形状であって、入力歯車軸23に対して同心に配置されて取り付けられている。このパーキングギヤ41の歯41b、41b間に形成される凹部41aには、パーキングポール42の爪部42aが噛み合い、両者が係合する係合部として機能する。そして、図13及び図14に示すように、パーキングギヤ41の外径は、入力歯車23aの外径よりも大きく、中間歯車軸24の小径歯車24bに当接しない大きさに形成して、パーキングギヤ41の外径をできる限り大きくしている。
パーキングギヤ41の外径をできる限り大きくし、2モータ車両駆動装置Aをシャーシに搭載した時に、ケーシング20に内に封入されている潤滑油の油面にパーキングギヤ41の外径、即ち歯41bの一部が浸かるようになっている。入力歯車軸23の回転により、パーキングギヤ41が回転すると、潤滑油がパーキングギヤ41により跳ね上げられ、中間歯車軸24の小径歯車24b部分にも潤滑油がはね掛けられ、小径歯車24bと出力歯車25aとの間に潤滑油がより効果的に供給される。
小径歯車24bは潤滑油の油面から離れていても、パーキングギヤ41が回転すると、潤滑油が小径歯車24b方向へ跳ね上げられることになり、小径歯車24bに潤滑油が効率よく供給される。そして、小径歯車24bと出力歯車25aとの噛み合い部がはね掛けられた潤滑油により効率的に冷却されることになる。
また、パーキングギヤ41の外径を大きくすることで、パーキングギヤ41のパーキングポール42との係合部に作用する荷重を低減することができ、パーキングギヤ41の歯幅を小さくできる。そこで、この実施形態では、パーキングギヤ41の歯幅を小径歯車24bの歯幅よりも小さくし、パーキングギヤ41の歯幅中心位置と小径歯車24bの歯幅の中心位置が一致するように、パーキングギヤ41を配置している。このように構成することで、パーキングギヤ41によって跳ね上げられた潤滑油を小径歯車24bへ確実に送ることができる。
また、パーキングポール42の後端は、ポールシャフト42bを介して中央ケーシング20aの仕切り壁21に回転自在に支持されている。このポールシャフト42bには、パーキングギヤ41の凹部41aとパーキングポール42の爪部42aとの噛合が解除される方向にばねの付勢力が作用するようにねじりコイルばね45が設けられている。
この発明では、パーキングポール42に当接して、このパーキングポール42を揺動させる部材を小型の回転カム441により構成している。この回転カム441が回転し、回転カム441の爪部447がパーキングポール42の端面42cを押すことで、パーキングポール42がポールシャフト42bに対して回転し、パーキングポール42の爪部42aがパーキングギヤ41の凹部41aと係合する。
そして、この第2の実施形態においては、図17に示すように、パーキングポール42の爪部42aがパーキングギヤ41の凹部41aに係合した時に、カム駆動軸442の回転中心とパーキングギヤ41の回転中心を結んだ直線上に、回転カム441の爪部447の中心が来るように設けられ、ロック時に回転カム441からの力がパーキングポール42の爪部42aに確実に伝わるように構成している。
図15に示すように、側面ケーシング20bL、20bRから外部に延出したカム駆動軸442は、回転アクチュエータ49が取り付けられ、シフトコントロールレバーを動作させることにより、回転アクチュエータ49が動作し、カム駆動軸442が回転する。回転アクチュエータ49の動作をコントローラ60により制御して、カム駆動軸442を回転させ、パーキングロック機構40のロック又は解除を行うように構成している。
回転カム441の回転方向には、ストッパ部材448が設けられ、ストッパ部材448の一方端は、パーキングポール42の爪部42aがパーキングギヤ41の凹部41aに係合時、回転カム441が所定の係合位置以上に回転しないように回転を拘束する。従って、パーキングポール42とパーキングギヤ41の係合時、パーキングポール42には、車輪からの逆入力トルクによりパーキングギヤ41を介して、ロックが外れようとする荷重が作用するが、ストッパ部材448により、パーキングポール42とパーキングギヤ41の係合が外れないようになっている。
また、このストッパ部材448の他方端は、パーキングポール42の爪部42aがパーキングギヤ41の凹部41aから離間している時に、回転カム441を所定の位置に待機させている。
次に、パーキングロック機構40の動作につき説明する。図16及び図17は、パーキングギヤ41の歯41bにパーキングポール42の乗り上げがなくロックする状態を示している。図16は、パーキングロック機構40の非動作時を示している。この状態では、カム駆動軸442の回転が停止しており、回転カム441の円弧状溝446の端部とカム駆動軸442のキー445が当接しており、ねじりコイルばね444による回転カム441のパーキングポール42を押し下げる力は作用せず、パーキングギヤ41とパーキングポール42とは離間した状態が保たれている。
そして、シフトコントロールレバーがパーキング(P)レンジに入れられると、図17に示すように、カム駆動軸442を図中矢印方向へ回転させるように、回転アクチュエータ49が動作し、カム駆動軸442が回転する。この回転に伴い、回転カム441も回転し、パーキングギヤ41の凹部41aにパーキングポール42の爪部42aが係合し、ロック状態となる。
パーキングロック機構40のロック状態を解除する場合には、シフトコントロールレバーをパーキング(P)レンジ以外に入れる。この状態になると、コントローラ60は、カム駆動軸442が図中矢印方向とは逆の方向へ回転する。ねじりコイルばね444の付勢力に抗してカム駆動軸442が図16に示す位置まで回転すると、パーキングポール42のねじりコイルばね45の付勢力により、パーキングギヤ41の凹部41aとパーキングポール42の爪部42aとの噛合が解除される。
図18は、パーキングギヤ41の歯41bにパーキングポール42の爪部42aが乗り上がってからロックされる状態を示している。同図(a)は、パーキングロック機構40の非動作時を示している。この状態からシフトコントロールレバーがパーキング(P)レンジに入れられると、同図(b)に示すように、カム駆動軸442を図中矢印方向へ回転させるように、回転アクチュエータ49が動作し、カム駆動軸442が回転する。カム駆動軸442が回転するとともに、回転カム441も回転する。このとき、パーキングポール42の爪部42aがパーキングギヤ41の凹部41aに係合せず、歯41bに乗り上げると、乗り上げの初期の場合には、回転カム441からの荷重F1がパーキングポール42に与えられる。この荷重F1は、接線方向成分F1nと法線方向F1tに分けられる。
引き続いて、カム駆動軸442が回転すると、同図(c)の乗り上げ終期の状態に示すように、カム駆動軸442だけが回転し、キー445が回転カム441の円弧状溝446に沿って移動する。そして、回転カム441からの荷重F1’がパーキングポール42に与えられる。この荷重F1’は、接線方向成分F1n’と法線方向F1t'に分けられる。カム駆動軸442だけが回転するので、ねじりコイルばね444の負荷は増大し、回転カム441からの荷重は増大する。
そして、同図(d)に示すように、パーキングギヤ41が回転し、パーキングポール42の爪部42aがパーキングギヤ41の歯41bから凹部41aになったところで、ねじりコイルばね444の付勢力により、パーキングポール42がパーキングギヤ41方向に回転し、パーキングポール42の爪部42aがパーキングギヤ41の凹部41aに係合して、ロックされる。
パーキングギヤ41の回転方向により、それぞれ歯41bと当たる位置が異なる。そして、パーキングポール42の爪部42aは、パーキングロック機構40の解除動作をした場合、パーキングギヤ41からの荷重により、係合が外れるように、所定のテーパーを爪部42aの先端に形成している。
この第2の実施形態では、パーキングギヤ41は、電動車両駆動装置Aの減速機2L、2Rの入力歯車軸23に設けているので、パーキングギヤ41に作用する荷重を低減可能で、パーキングギヤ41を薄型化できる。
また、減速機2L、2Rの入力歯車軸23のインボード側は、中間歯車軸24の小径歯車24bによる空間があるので、その空間を利用してパーキングロック機構40を設けることができる。このように、減速機2L、2Rのインボード側の空間を有効活用することにより、2モータ車両駆動装置Aの体格を大きくすることなく、パーキングロック機構40を設けることができる。
上記したように、電動車両駆動装置Aに内蔵するパーキングロック機構40おいて、パーキングポール42を揺動するための当接部材を小型の回転カム441とすることで、パーキングロック機構40を小型化できる。
この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。
1L、1R :電動モータ
2L、2R :減速機
3L、3R :モータケーシング
11 :ステータ
12 :ロータ
12a :モータ軸
13 :シール部材
14a :転がり軸受
14b :転がり軸受
15 :等速ジョイント
16 :中間シャフト
20 :減速機ケーシング
20a :中央ケーシング
20bL :側面ケーシング
20bR :側面ケーシング
21 :仕切り壁
21b :切り欠き
23 :入力歯車軸
23a :入力歯車
24 :中間歯車軸
24a :大径歯車
24b :小径歯車
25 :出力歯車軸
25a :出力歯車
40 :パーキングロック機構
41 :パーキングギヤ
41a :凹部
41b :歯
42 :パーキングポール
42a :爪部
42b :ポールシャフト
43 :アクチュエータ
43a :アクチュエータロッド
44 :パーキングロッド
44a :先端側ロッド
44b :基端側ロッド
44c :パーキングカム
44d :コイルスプリング
45 :トーションスプリング
51 :シャーシ
60 :コントローラ
61 :センサ
62 :バッテリー
63 :インバータ
2L、2R :減速機
3L、3R :モータケーシング
11 :ステータ
12 :ロータ
12a :モータ軸
13 :シール部材
14a :転がり軸受
14b :転がり軸受
15 :等速ジョイント
16 :中間シャフト
20 :減速機ケーシング
20a :中央ケーシング
20bL :側面ケーシング
20bR :側面ケーシング
21 :仕切り壁
21b :切り欠き
23 :入力歯車軸
23a :入力歯車
24 :中間歯車軸
24a :大径歯車
24b :小径歯車
25 :出力歯車軸
25a :出力歯車
40 :パーキングロック機構
41 :パーキングギヤ
41a :凹部
41b :歯
42 :パーキングポール
42a :爪部
42b :ポールシャフト
43 :アクチュエータ
43a :アクチュエータロッド
44 :パーキングロッド
44a :先端側ロッド
44b :基端側ロッド
44c :パーキングカム
44d :コイルスプリング
45 :トーションスプリング
51 :シャーシ
60 :コントローラ
61 :センサ
62 :バッテリー
63 :インバータ
Claims (9)
- 左右の駆動輪をそれぞれ独立に駆動させる2基の電動モータと、この2基の電動モータの回転速度を個別に減速して、動力を左右の駆動輪に伝達する2基の減速機と、前記2基の減速機にそれぞれ設けられ駆動輪をロックするパーキングロック機構と、を備え、この2基の減速機を左右並列に収容する減速機ケーシングを中央にしてその左右に2基の電動モータのモータケーシングを固定した2モータ車両駆動装置において、
前記減速機は、モータ軸から動力が伝達される入力歯車を有する入力歯車軸と、駆動輪に駆動力を伝達する出力歯車を有する出力歯車軸と、前記入力歯車軸と出力歯車軸との間に設けられ、前記入力歯車と噛み合う大径歯車と前記出力歯車と噛み合う小径歯車を有する中間歯車軸とからなり、前記パーキングロック機構は、前記入力歯車軸に設けられるパーキングギヤと、このパーキングギヤの係合部に係脱可能な爪部を有するパーキングポールとを有し、前記パーキングギヤは、前記中間歯車軸の小径歯車の径方向の延長線上に配置され、前記パーキングギヤの外径は、前記入力歯車の外径より大きく前記中間歯車軸の小径歯車に当たらない大きさに形成し、前記パーキングギヤの一部が前記減速機ケーシングに封入した潤滑油に浸かることを特徴とする2モータ車両駆動装置。 - 前記パーキングギヤの歯幅は、前記中間歯車軸の小径歯車の歯幅より小さいことを特徴とする請求項1に記載の2モータ車両駆動装置。
- 前記パーキングギヤの歯幅の中心位置と前記中間歯車軸の小径歯車の歯幅の中心位置が一致するように前記入力歯車軸にパーキングギヤを配置したことを特徴とする請求項2に記載の2モータ車両駆動装置。
- 前記減速機ケーシングの左右の減速機のそれぞれのインボード側の空間に、前記パーキングポールをそれぞれ揺動可能に設け、前記パーキングポールにそれぞれ当接するパーキングカムを動作させるパーキングロッドを前記減速機ケーシング内にそれぞれ取り付け、これらのパーキングロッドを動作させる1つのアクチュエータを前記減速機ケーシングに取り付けたことを特徴とする請求項1に記載の2モータ車両駆動装置。
- 前記アクチュエータは、前後に移動するアクチュエータロッドを備え、前記パーキングロッドの後端はL字状に折り曲げられて前記アクチュエータロッドに連結されていることを特徴とする請求項4に記載の2モータ車両駆動装置。
- 前記アクチュエータロッドは、前記入力歯車軸の軸方向に対して直交する方向に前後に移動し、前記パーキングロッドは、前記入力歯車軸の軸方向に対して直交する方向に前後に移動することを特徴とする請求項5に記載の2モータ車両駆動装置。
- 前記減速機ケーシングは、仕切り壁によって左右に2分割され、前記パーキングポールが前記仕切り壁に揺動自在に取り付けられていることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の2モータ車両駆動装置。
- 前記減速機ケーシングに、前記アクチュエータロッドが挿通される窓部が設けられ、この窓部に臨んで前記仕切り壁にアクチュエータロッドの前後の移動を許容する切り欠きが設けられていることを特徴する請求項7に記載の2モータ車両駆動装置。
- 前記減速ケーシングの左右の減速機のそれぞれのインボード側の空間に、前記パーキングポールをそれぞれ揺動可能に設け、このパーキングポールの爪部を前記パーキングギヤの係合部に対して係脱可能に揺動させる回転カムと、この回転カムを回転させるカム駆動部とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の2モータ車両駆動装置。
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