JP2018168873A - 電動式動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費向上及び軸の破損防止を実現すべく、動力断接機構部及びトルクリミッタの両方を備え、全体としてコンパクトな電動式動力伝達装置を提供すること。【解決手段】電動式動力伝達装置１は、出力軸１０と、カウンタ軸２０と、駆動軸３０と、出力軸と一体的に回転する第１の歯車４０と、第１の歯車に係合しカウンタ軸に対して相対的に回転可能な第２の歯車５０と、カウンタ軸と一体的に回転する第３の歯車６０と、第３の歯車に係合する第４の歯車７０を含み駆動軸に接続する差動機構部８０と、カウンタ軸上に配置される回転部材１００と、カウンタ軸上に配置される動力断接機構部２００と、を具備し、回転部材における第２の噛合部１０２が、第２の歯車における第１の噛合部５４に係脱してトルク伝達を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、トルクリミッタと動力断接機構部とを各々備え、電動機の駆動力を駆動輪に伝達する電動式動力伝達装置に関する。

従来の車両においては、主駆動輪をエンジンによって駆動し、従駆動輪を電動機によって駆動する電動（モーター）四輪駆動車が知られている。例えば、図１に示すように、左右前輪が内燃機関であるエンジンによって駆動され、左右後輪が電動機（モーター）によって駆動可能な前輪駆動ベースの車両においては、トランスファーやプロペラシャフトを有することなく四輪駆動機能を軽量且つコンパクトに実現できることから、その利用機会が広がっている。このような電動四輪駆動車は、例えば雪道等でのスリップ走行時や急勾配な登坂路等での発進時において、一時的に四輪駆動車として利用し、その他の場合には二輪駆動車として利用することで、燃費の悪化を最小限に抑えている。

上記のような電動四輪駆動車を実現するにあたっては、電動機の出力軸と、かかる出力軸と平行に配置されるカウンタ軸と、かかるカウンタ軸と平行に配置され且つ前記出力軸と同軸上に配置されて左右輪を駆動する駆動軸と、かかる出力軸とかかるカウンタ軸との間に設けられる第１減速対（カウンタドライブギヤとカウンタドリブンギア）と、かかるカウンタ軸とかかる駆動軸との間に設けられる第２減速対（ファイナルドライブギヤとファイナルドリブンギヤ）と、を備えた、いわゆる２軸式の電動式動力伝達装置が従来から用いられている。

一方で、電動四輪駆動車を前述した二輪駆動車（例えば、前輪駆動）として利用する場合においては、電動機の駆動力が伝達されていないにも係らず、左右後輪（前述の前輪駆動ベースの場合）の回転が電動機や第１減速対等に伝達されることによる、いわゆる引き摺りトルクに由来する燃費悪化の問題が発生してしまう。したがって、電動機の駆動力が駆動輪（前述の場合であれば、左右後輪）に伝達されていないときは、電動機と駆動輪との間の動力伝達を切断する技術が提案されており、例えば特許文献１には、動力伝達装置における減速ユニットと差動ユニットとの間に動力断接機構を設けて、かかる両ユニットの間で動力を断接する旨が開示されている。また、特許文献２には、差動アッセンブリの内部に、動力断接機構（特許文献２においては、継手４に相当）が設けられる旨が開示されている。

他方、近年においては、燃費性能向上の観点から、駆動源から駆動輪までの動力伝達経路を構成する各軸（電動機の出力軸、カウンタ軸、及び駆動軸）についての軽量化が求められており、各軸の小径化や中空化が提案されている。しかし、軸の軽量化は、シャフトに過大なトルクがかかった場合における、軸の破損防止という新たな問題に対して対処する必要がある。この点、例えば、特許文献３には、通常走行時のトルク容量よりも大きなショックトルクがシャフトに入力されても、かかるショックトルクがシャフトに作用しないよう差動装置内にトルクリミッタを設ける旨が開示されている。

国際公開第ＷＯ２０１６／０６６２１５ Ａ１号 特表２０１６−５３９２９２号公報 特開２０１４−５２０４８号公報

しかしながら、特許文献１乃至特許文献３に記載の動力断接機構又はトルクリミッタは、全て差動装置内（又は差動装置と一体的）に配置されているため、差動装置全体の径及び軸長が大きくなり、ひいては動力伝達装置全体としての体格が大きくなってしまうという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、燃費向上及び軸の破損防止を実現すべく、動力断接機構部及びトルクリミッタの両方を備えつつ、全体としてコンパクトな電動式動力伝達装置を提供する。

本発明の一態様に係る電動式動力伝達装置は、電動機の駆動力を駆動輪に伝達する電動式動力伝達装置であって、前記電動機の出力軸と、前記出力軸に対して平行に配置されるカウンタ軸と、前記出力軸と同軸上に配置され、前記駆動輪に動力を伝達する駆動軸と、前記出力軸上に配置され、前記出力軸と一体的に回転する第１の歯車と、前記カウンタ軸上に配置され、前記第１の歯車に係合し、前記カウンタ軸に対して相対的に回転可能な第２の歯車と、前記カウンタ軸上に配置され、前記カウンタ軸と一体的に回転する第３の歯車と、前記駆動軸上に配置され、前記第３の歯車に係合する第４の歯車を含み、前記駆動軸に接続する差動機構部と、前記カウンタ軸上に配置され、前記第２の歯車に対向して設けられる回転部材と、前記カウンタ軸上、且つ前記回転部材に隣接し、前記回転部材から前記カウンタ軸への動力伝達を断接する動力断接機構部と、を具備し、前記第２の歯車は、前記回転部材に対向する面に第１の噛合部を有し、前記回転部材は、前記第２の歯車に対向する面に第２の噛合部を有し、前記第２の噛合部が前記第１の噛合部に係脱して、前記第２の歯車から前記回転部材へのトルク伝達を制御すること、を特徴とするものである。

この構成によれば、従来デッドスペースとなっていた前記カウンタ軸上に、トルクリミッタ機能（前記第１の噛合部及び前記第２の噛合部）及び前記動力断接機構部を配置することで、差動機構部全体の径及び軸長を必要最低限なものとして、電動式動力伝達装置全体の体格をコンパクトとしつつ、燃費向上及び軸の破損防止を実現することができる。なお、前記カウンタ軸上の前記回転部材及び前記動力断接機構部が配置される場所は、従来はデッドスペースであったため、かかる構成によって、前記カウンタ軸の軸長が大きくなる等の不都合が生じることもない。

また、本発明の前記電動式動力伝達装置において、前記第２の歯車には、前記第２の歯車の厚み方向に凹となる凹部が円環状に設けられ、前記第１の噛合部は、前記凹部内に設けられ、前記第２の噛合部は、前記凹部内に収容されてもよい。

この構成によれば、前記回転部材の一部である前記第２の噛合部を前記第２の歯車の内部に配置させることで、限られた前記カウンタ軸上のデッドスペースに、前記回転部材と前記動力断接機構部を確実に収容させることができる。

また、本発明の前記電動式動力伝達装置において、前記回転部材の前記第２の噛合部は、前記第２の歯車の前記第１の噛合部に向かって付勢部材によって付勢されることが好ましい。

この構成によれば、前記第２の噛合部を前記第１の噛合部へ確実に係合させることができ、これによって、前記第１の噛合部から前記第２の噛合部を通じて前記回転部材へと（その後工程である前記動力断接機構部、前記カウンタ軸へと）必要な動力が伝達される。他方、前記第１の噛合部を通じて、所定のトルク以上の過大トルクが前記第２の噛合部に入力された場合には、前記第２の噛合部が、前記付勢部材の付勢力に抗して前記第１の噛合部から離脱するように移動することで、かかる過大トルクの前記回転部材への伝達を制限することができる。

また、本発明の前記電動式動力伝達装置において、前記付勢部材は、皿ばねであってもよい。

この構成によれば、前記付勢力を確実に発揮させることができ、前記第２の噛合部の前記第１の噛合部に対する係脱をスムーズに実現することができる。また、付勢部材として皿ばねを用いることにより、カウンタ軸長をコンパクトに保ちつつ、前記付勢力を発揮させることが可能となる。

また、本発明の前記電動式動力伝達装置において、前記動力断接機構部は、一端が前記回転部材に嵌合し、他端に前記カウンタ軸の軸方向に沿って延びる突起部が円環状に等間隔で設けられるドグ部と、前記カウンタ軸の軸方向に沿って可動し、前記ドグ部と係合及び離脱するスリーブ部と、前記カウンタ軸と一体的に回転し、前記スリーブ部と係合して動力を前記カウンタ軸へ伝達する軸伝達部と、前記スリーブ部の可動を制御するアクチュエータと、を具備することが好ましい。

この構成によれば、前記回転部材に伝達された駆動力を、前記ドグ部、前記スリーブ部、及び前記軸伝達部の順に経由させて、前記カウンタ軸にまで確実に伝達させることができる。また、前記スリーブ部が前記ドグ部と離脱することによって、前記電動機の過回転、及び引き摺りトルクの発生を防止することができる。

また、本発明の前記電動式動力伝達装置において、前記アクチュエータは、ソレノイドアクチュエータであることが好ましい。

この構成によれば、前記ソレノイドアクチュエータへの通電制御を通して、簡単且つ確実に、前記ドグ部に対して前記スリーブ部を係合及び離脱させることができる。

本発明によれば、燃費向上及び軸の破損防止を実現すべく動力断接機構部及びトルクリミッタの両方を備えつつ、且つ全体としてコンパクトな体格の電動式動力伝達装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る電動式動力伝達装置を搭載する、前輪駆動ベースの電動四輪駆動車の基本的な構成を示す概略ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る電動式動力伝達装置の基本的な構成を示す概略ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る電動式動力伝達装置の断面図である。 図３に示した電動式動力伝達装置において、四角で囲った部分Ｘを拡大した、電動式動力伝達装置の拡大断面図である。 図３に示した電動式動力伝達装置において、四角で囲った部分Ｘを拡大した、電動式動力伝達装置の拡大断面図である。 図３に示した電動式動力伝達装置において、四角で囲った部分Ｘを拡大した、電動式動力伝達装置の拡大断面図である。 本発明の従来技術に係る電動式動力伝達装置の断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の様々な実施形態を説明する。なお、図面において共通した構成要件には同一の参照符号が付されている。また、或る図面に表現された構成要素が、説明の便宜上、別の図面においては省略されていることがある点に留意されたい。さらにまた、添付した図面が必ずしも正確な縮尺で記載されている訳ではないということに注意されたい。

１．電動式動力伝達装置の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る電動式動力伝達装置１を搭載する、前輪駆動ベースの電動四輪駆動車の基本的な構成を示す概略ブロック図である。図１に示すような前輪駆動ベースの電動四輪駆動車は、エンジン２の駆動力を、自動変速機３等を介して左右前輪８に伝達することで左右前輪８を駆動させ、モーター５の駆動力を、電動式動力伝達装置１等を介して左右後輪９に伝達することで左右後輪９を駆動させる。かかる電動四輪駆動車において、電動式動力伝達装置１は、左右前輪８を駆動するエンジン２や自動変速機３等によって構成されるパワートレインシステムとは独立して、車両の後方に配置される。したがって、電動式動力伝達装置１とかかるパワートレインシステムとを連結するようなトランスファーやプロペラシャフト等は、本発明の一実施形態においては不要となる。なお、かかる電動四輪駆動車においては、モーター５を駆動するためのバッテリー６、モーター５の回転等を制御する制御装置７が更に設けられている。

次に、図２を参照して、一実施形態に係る電動式動力伝達装置１の基本的な構成について説明する。モーター５におけるロータ５ａが、ステータ５ｂに対向して回転することにより発生する駆動力は、ロータ５ａと一体的に回転する出力軸１０に伝達され、電動式動力伝達装置１を経由して、最終的に駆動輪９ａ及び９ｂ（例えば左右後輪９）に伝達される。電動式動力伝達装置１は、出力軸１０と、出力軸１０に対して平行に配置されるカウンタ軸２０と、出力軸１０と同軸上に配置され、駆動輪に動力を伝達する駆動軸３０と、出力軸１０上に配置され、出力軸１０と一体的に回転するカウンタドライブギヤ４０と、カウンタ軸２０上に配置され、カウンタドライブギヤ４０に係合して減速対を構成するカウンタドリブンギヤ５０と、カウンタ軸２０上に配置され、カウンタ軸２０と一体的に回転するファイナルドライブギヤ６０と、駆動軸３０上に配置され、ファイナルドライブギヤ６０に係合するファイナルドリブンギヤ７０を含み、駆動軸３０に接続する差動機構部８０と、カウンタ軸２０上に配置され、カウンタドリブンギヤ５０に対向して設けられる回転部材１００と、カウンタ軸２０上、且つ回転部材１００に隣接して設けられる動力断接機構部２００と、を含む。

１−１．出力軸１０
図２及び図３に示すように、出力軸１０は、モーター５のロータ５ａと一体的に回転可能に設けられており、ロータ５ａがステータ５ｂの回りを回転することで発生する駆動力が伝達される。また、後述するカウンタドライブギヤ４０が出力軸と一体的に回転可能に設けられているため、モーター５から出力軸１０に入力された駆動力は、出力軸１０を経由してカウンタドライブギヤ４０へ伝達される。出力軸１０は、後述する駆動軸３０を内部に挿通させるべく、中空状の形状を有している。これによって、出力軸１０と駆動軸３０とを同軸上に配置させることができる。なお、出力軸１０の両端は、ベアリング１２によって軸支され、ベアリング１２はハウジング５００に固定されている。

なお、出力軸１０は、前述のとおり中空状の形状を有していることから、通常走行時のトルク容量よりも大きなショックトルクが出力軸１０に入力された場合における、出力軸１０の破損防止を十分に考慮する必要がある。この点、本発明の一実施形態に係る電動式動力伝達装置１には、後述するトルクリミッタ機能が設けられている。これにより、出力軸１０を中空状の形状として軽量化を図り、燃費向上及び軸の破損防止の両面を補償している。

１−２．カウンタ軸２０
図２及び図３に示すように、カウンタ軸２０は、出力軸１０に対して平行に配置されている。後述する動力断接機構部２００の一要素であるハブ２０６及びファイナルドライブギヤ６０が、カウンタ軸２０と一体的に回転可能に設けられており、カウンタ軸２０は、ハブ２０６から入力された駆動力をファイナルドライブギヤ６０へと伝達する。カウンタ軸２０の両端は、ベアリング２２によって軸支され、ベアリング２２はハウジング５００に固定されている。

１−３．駆動軸３０
図２及び図３に示すように、駆動軸３０は、前述のとおり、中空状の出力軸１０の内部を挿通して、出力軸１０と同軸上に配置される。駆動軸３０の両端には駆動輪９（駆動輪９ａ及び駆動輪９ｂ）が設けられており、モーター５にて発生した駆動力を、最終的に駆動輪９ａ及び駆動輪９ｂへと伝達している。なお、駆動軸３０は、後述する差動機構部８０に接続されている。後述するファイナルドリブンギヤ７０から入力された駆動力は、差動機構部８０におけるディファレンシャルギヤ８２によって、運転状況（直進や右左折等）に応じて差動制御されて、最終的に駆動輪９ａ及び９ｂに伝達される。なお、駆動軸３０は、駆動輪９ａを駆動する駆動軸３０ａと、駆動輪９ｂを駆動する駆動軸３０ｂとからなり、駆動軸３０ａ及び駆動軸３０ｂはそれぞれベアリング３２によって軸支され、ベアリング３２はハウジング５００に固定されている。

１−４．カウンタドライブギヤ４０
図２及び図３に示すように、カウンタドライブギヤ４０は、出力軸１０上に設けられ、出力軸１０と一体的に回転可能に設けられるため、出力軸１０から駆動力が伝達される。また、カウンタドライブギヤ４０は、後述するカウンタドリブンギヤ５０と係合して減速対を構成し、カウンタドリブンギヤ５０へと駆動力を伝達する。なお、一実施形態にかかる電動式動力伝達装置１のトータルギヤ比は、「カウンタドライブギヤ４０とカウンタドリブンギヤ５０との間のギヤ比」、及び後述する「ファイナルドライブギヤ６０とファイナルドリブンギヤ７０との間のギヤ比」、の合計となるが、駆動輪９ａ及び９ｂに大きなトルクを伝達することを想定（雪道等でのスリップ走行時や急勾配な登坂路等での発進時において、一実施形態の電動式動力伝達装置１が使用されることを想定）すれば、カウンタドライブギヤ４０の径はできる限り小さくすることが好ましい。なお、カウンタドライブギヤ４０の径の選定にあたっては、中空状の出力軸１０の軸強度も考慮する必要がある点は言うまでもない。

１−５．カウンタドリブンギヤ５０
図２及び図３に示すように、カウンタドリブンギヤ５０は、カウンタ軸２０上に設けられ、カウンタドライブギヤ４０に係合して減速対を構成する。カウンタドリブンギヤ５０は、カウンタ軸２０に対して相対的に回転可能となっているため、カウンタドライブギヤ４０からカウンタドリブンギヤ５０へと伝達される駆動力は、カウンタドリブンギヤ５０からカウンタ軸２０へ直接伝達されることはない。カウンタ軸２０への駆動力の伝達については後述する。なお、一実施形態にかかる電動式動力伝達装置１のトータルギヤ比は、前述のとおりであるから、カウンタドリブンギヤ５０の径はできるだけ大きくすることが好ましいが、車両への搭載性を考慮すれば、電動式動力伝達装置全体の体格には制限があるため、かかる制限の範囲内でカウンタドリブンギヤ５０の径を大きくすることになる点は言うまでもない。

カウンタドリブンギヤ５０には、図３、図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃに示すように、その厚み方向に凹となる凹部５２が円環状に設けられている。凹部５２における回転部材１００に対向する面（カウンタ軸２０に対して直行する面）５２ａには、第１の噛合部５４が円環状に設けられている。第１の噛合部５４は、断面略台形状の凹凸が、面５２ａ上において、円環状に等間隔に複数並んだ形状を有しており、かかる第１の噛合部５４は、回転部材１００に設けられる後述の第２の噛合部１０２と係脱可能となっている。これにより、第２の噛合部１０２が第１の噛合部５４に係合している場合には、カウンタドリブンギヤ５０から回転部材１００へ駆動力が伝達される一方、第２の噛合部１０２が第１の噛合部５４から離脱している（第２の噛合部１０２が第１の噛合部５４に係合していない）場合には、カウンタドリブンギヤ５０から回転部材１００への駆動力の伝達が遮断され、最終的に駆動輪９ａ及び９ｂにも駆動力が伝達されないこととなる。この第１の噛合部５４と第２の噛合部１０２の係脱によって、本発明の一実施形態の電動式動力伝達装置１におけるトルクリミッタ機能を担保している。なお、第１の噛合部５４に対する第２の噛合部１０２の係脱方法については後述する。

カウンタドリブンギヤ５０の凹部５２（面５２ａ上）に設けられる第１の噛合部５４は、カウンタドリブンギヤ５０の表面を加工して設けてもよいし、円環状の別部材の表面を加工して第１の噛合部５４を製作した上で、かかる別部材を凹部５２に嵌合又は固定させてもよい。

１−６．ファイナルドライブギヤ６０
図２及び図３に示すように、ファイナルドライブギヤ６０は、カウンタ軸２０上に設けられ、カウンタ軸２０と一体的に回転可能に設けられるため、後述する動力断接機構部２００の一要素であるハブ２０６からカウンタ軸２０へと伝達される駆動力が、かかるファイナルドライブギヤ６０へと伝達される。また、ファイナルドライブギヤ６０は、後述するファイナルドリブンギヤ７０と係合して減速対を構成し、ファイナルドリブンギヤ７０へと駆動力を伝達する。なお、一実施形態にかかる電動式動力伝達装置１のトータルギヤ比は、前述のとおりであるから、ファイナルドライブギヤ６０の径はできる限り小さくすることが好ましい。なお、ファイナルドライブギヤ６０の径の選定にあたっては、カウンタ軸２０の軸強度も考慮する必要がある点は言うまでもない。

１−７．ファイナルドリブンギヤ７０及び差動機構部８０
図２及び図３に示すように、ファイナルドリブンギヤ７０は、駆動軸３０上に設けられ、ファイナルドライブギヤ６０に係合して減速対を構成する。ファイナルドリブンギヤ７０は、駆動軸３０に対して相対的に回転可能となっており、ファイナルドライブギヤ６０からファイナルドリブンギヤ７０へと伝達される駆動力は、差動機構部８０を介して駆動軸３０（駆動軸３０ａ及び駆動軸３０ｂ）へと伝達される。なお、一実施形態にかかる電動式動力伝達装置１のトータルギヤ比は、前述のとおりであるから、ファイナルドリブンギヤ７０の径はできるだけ大きくすることが好ましい。本発明の一実施形態における電動式動力伝達装置１においては、後述するとおり、トルクリミッタ機能及び動力断接機構部２００がカウンタ軸２０上に配置されていることから（従来技術のような差動機構部８０内ではなく）、ファイナルドリブンギヤ７０の搭載性（差動機構部８０内への搭載性）の制約は従来技術に比して緩和され、ファイナルドリブンギヤ７０の径選択の幅は広がり（従来技術に比して径を大きくすることも可能となり）、前述のトータルギヤ比のバリエーションを増やすことが可能となる。なお、電動式動力伝達装置１全体の体格には制限があるため、かかる制限の範囲内でファイナルドリブンギヤ７０の径を大きくすることになる点は言うまでもない。

次に、前述のファイナルドリブンギヤ７０を含む差動機構部８０について説明する。図２及び図３に示すように、ファイナルドリブンギヤ７０に伝達された駆動力は、差動機構部８０内のディファレンシャルギヤ８２（図２においては、２つのディファレンシャルピニオンギヤと、２つのディファレンシャルサイドギヤ）に伝達され、かかるディファレンシャルギヤ８２において、運転状況（直進や右左折等）に応じて差動制御（左右輪の回転差を制御）される。そして、ディファレンシャルギヤ８２には、駆動軸３０ａ及び駆動軸３０ｂが接続されており、前述の差動制御に基づいて、駆動軸３０ａ及び駆動軸３０ｂに駆動力が配分され、最終的に駆動輪９ａ及び９ｂに伝達される。

１−８．回転部材１００（トルクリミッタ機能）
次に、図２、図３、及び図４Ａ〜図４Ｃを参照しつつ、回転部材１００、及び回転部材１００に設けられる第２の噛合部１０２とカウンタドリブンギヤ５０に設けられる第１の噛合部５４との間で実現されるトルクリミッタ機能について、以下説明する。

回転部材１００は、例えば、鉄、アルミニウム合金、チタン合金等の金属により形成される。図２及び図３に示すように、回転部材１００は、カウンタ軸２０上に設けられ、カウンタドリブンギヤ５０に対向するように配置されている。より具体的には、前述したとおり、カウンタドリブンギヤ５０には円環状の凹部５２が設けられており、回転部材１００の面１１０は、かかる凹部５２における面５２ａ（カウンタ軸２０に対して直行する面）と対向するように円環状の形状を有する。さらに、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、回転部材１００の面１１０には、第２の噛合部１０２が円環状に設けられている。第２の噛合部１０２は、断面略台形状の凹凸が面１１０上に、円環状に等間隔に複数並んだ形状を有しており、かかる第２の噛合部１０２は、前述の第１の噛合部５４と係脱可能となっている。これにより、第２の噛合部１０２が第１の噛合部５４に係合している場合には、カウンタドリブンギヤ５０から回転部材１００へ駆動力が伝達される一方、第２の噛合部１０２が第１の噛合部５４から離脱している場合には、カウンタドリブンギヤ５０から回転部材１００への駆動力の伝達が遮断され、最終的に駆動輪９ａ及び９ｂにも駆動力が伝達されないこととなる。この第１の噛合部５４と第２の噛合部１０２の係脱によって、本発明の一実施形態の電動式動力伝達装置１におけるトルクリミッタ機能を担保している。

次に、かかるトルクリミッタ機能の詳細について、図４Ａ〜図４Ｃを参照しつつ説明する。回転部材１００における面１２０は、付勢部材としての皿ばね３００と当接しており、面１２０の裏面となる面１１０がカウンタドリブンギヤ５０の面５２ａに近づく方向に、皿ばね３００によって付勢されている。これによって、面１１０に設けられた第２の噛合部１０２と、カウンタドリブンギヤ５０に設けられた第１の噛合部５４が確実に係合することができ、過大なトルクが第１の噛合部５４から第２の噛合部１０２に伝達されない限り、第２の噛合部１０２が第１の噛合部５４から離脱（第１の噛合部５４における凹凸と第２の噛合部１０２における凹凸とが係合しない状態（例えば図４Ｃの状態））しないように設計されている。

皿ばね３００は、付勢力を面全体（図４Ａ〜図４Ｃにおいては面１２０全体）に対して加えられるものであればよく、ばね鋼等の金属により形成される。また、皿ばね３００の代わりに、例えばコイルばねを用いることも可能であるが、軸長をコンパクトに保つ観点からすれば、皿ばねを用いることが好ましい。皿ばね３００の一端は、スナップリング３１０を介してカウンタドリブンギヤ５０に固定されており、皿ばね３００の姿勢が維持されて、かかる付勢力が面１２０を通じて面１１０及び第２の噛合部１０２に伝達されることが補償されている。他方、皿ばね３００のばね定数は、所定のトルク値以上の過大なトルクが第２の噛合部１０２に伝達された場合には、かかる付勢力に抗して第２の噛合部１０２が第１の噛合部５４から離脱する方向（図４Ａ及び図４Ｂにおいては、紙面左方向）へ移動することができるよう設定されている。これによって、過大なトルクが第２の噛合部１０２に伝達された際に、トルクリミッタ機能を発動させることを補償している。

なお、回転部材１００の面１１０とは反対側の端部近傍には、回転部材１００がカウンタ軸２０に平行な方向（軸方向）へ移動することができるよう、空間部１３０が設けられている。具体的には、所定のトルク値以上の過大なトルクが第１の噛合部５４から第２の噛合部１０２に伝達されると、第１の噛合部５４に係合していた第２の噛合部１０２（例えば、図４Ｂの状態）が、第１の噛合部５４から離脱して（ずれて）、第１の噛合部５４の各凹凸と第２の噛合部１０２の各凹凸が係合しない状態となる（例えば、図４Ｃの状態）。これにより、第２の噛合部１０２の凸は、第１の噛合部５４の凸に対応する位置に移動（図４Ｃの状態）する結果、かかる第１の噛合部５４の凸の高さ分だけ、回転部材１００は軸方向にも移動することとなる。かかる回転部材１００の軸方向への移動を許容するために、かかる空間部１３０が設けられている。

図４Ａ〜図４Ｃに示すように、回転部材１００には、後述するドグ部２０２を嵌合させるための切欠き１０４が設けられている。これによって、回転部材１００とドグ部２０２は、一体的に回転可能となり、第２の噛合部１０２を入口として回転部材１００に伝達される駆動力は、ドグ部２０２へ伝達可能となっている。

ところで、前述のとおり、カウンタドリブンギヤ５０には、図３及び図４Ａ〜図４Ｃに示すように、その厚み方向に凹となる凹部５２が円環状に設けられ、凹部５２の面５２ａに設けられる第１の噛合部５４と回転部材１００における第２の噛合部１０２とが係脱可能となっている。この構成により、回転部材１００の第２の噛合部１０２、面１１０（面１２０）は、かかる凹部５２の内部に配設されることとなり、カウンタ軸２０の軸長が大きくなることを防止できる。さらに、図５に示すような、従来はデッドスペース１０００となっていたカウンタ軸２０上のスペースを有効活用することができる。さらに、本発明の一実施形態においては、皿ばね３００をも凹部５２内に設けているため、カウンタ軸２０の軸長のコンパクト化を実現することができる。

１−９．動力断接機構部２００
次に、図２、図３、及び図４Ａ〜図４Ｃを参照しつつ、動力断接機構部２００について、以下説明する。

図２及び図３に示すように、動力断接機構部２００は、カウンタ軸２０上に設けられ、カウンタ軸２０上において回転部材１００に隣接して設けられ、ドグ２０２、スリーブ２０４、ハブ２０６、アクチュエータ２０８を構成要素として含む。

ドグ２０２は、カウンタ軸２０上に設けられ、円環状且つ断面略Ｌ字状の形状を有し、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、その一端２０２ａが、回転部材１００に設けられた切欠き１０４に嵌合して、回転部材１００と一体的に回転可能となっている。ドグ２０２の他端には、カウンタ軸２０の軸方向に沿って延びる突起部２０２ｂが、円環状に等間隔に複数設けられてドグ歯を形成している。この突起部２０２ｂは、カウンタ軸２０の軸方向へ可動可能なスリーブ２０４と係合可能となっている。また、ドグ２０２は、カウンタドリブンギヤ５０とハブ２０６に挟持されるように配置されるため、カウンタ軸２０上において軸方向への移動が規制されている。

次に、スリーブ２０４は、円環状の形状を有し、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、カウンタ軸２０の軸方向へ可動可能となるように、カウンタ軸２０上に設けられている。また、スリーブ２０４には、軸方向に延びる溝部２０４ａが、ドグ２０２における突起部２０２ｂに対応して設けられている。これにより、スリーブ２０４が軸方向へ移動すると（図４Ａにおいては紙面右方向）、溝部２０４ａと突起部２０２ｂが係合し（例えば、図４Ｂ及び図４Ｃの状態）、スリーブ２０４はドグ２０２と一体的に回転可能となる。加えて、スリーブ２０４は、カウンタ軸２０に固定されカウンタ軸２０と一体的に回転可能なハブ２０６と常時噛合うように構成されており（図４Ａ〜図４Ｃにおいては図示せず）、ハブ２０６上において軸方向へ可動可能となるように設けられている。したがって、溝部２０４ａと突起部２０２ｂが係合すると、回転部材１００、ドグ２０２、スリーブ２０４、及びハブ２０６が全てカウンタ軸２０と一体的に回転可能となり、回転部材１００に伝達された駆動力をカウンタ軸２０へと伝達することが可能となる。

スリーブ２０４の軸方向への移動は、アクチュエータ２０８によって制御されている。アクチュエータ２０８は、ソレノイド方式のものを利用することができ、通電のＯＮ又はＯＦＦによって、スリーブ２０４の可動を制御する。例えば、雪道等でのスリップ走行時や急勾配な登坂路等での発進時には、通電をＯＮとし、通常走行時において引き摺りトルクの発生を抑制させたい場合等においては通電をＯＦＦとするような制御がなされる。アクチュエータ２０８には、ばね等の弾性部材２１０が設けられ、弾性部材２１０の一端はスリーブ２０４に係止されている。これによって、まず通電がＯＮとなると、スリーブ２０４がドグ２０２と係合する位置まで移動（図４Ｂ又は図４Ｃの状態）する。次に、通電がＯＦＦになると、スリーブ２０４は、弾性部材２１０の付勢力によって、かかる係合が解除する位置（図４Ａの状態）に戻ることができる。このように、通電のＯＮ又はＯＦＦによって、スリーブ２０４とドグ２０２の係合・非係合を制御して、動力の断接を制御することができる。

ハブ２０６は、円環状の形状を有し、外側の表面にはスリーブ２０４を支持し、スリーブ２０４の軸方向への可動を案内する溝（図４Ａ〜図４Ｃにおいては図示せず）が設けられている。また、ハブ２０６は、カウンタ軸２０に圧入又は焼嵌め等されて固定され、カウンタ軸２０と一体的に回転可能となっている。これにより、回転部材１００に伝達された駆動力は、ドグ２０２、スリーブ２０４、及びハブ２０６を経由してカウンタ軸２０へと伝達される。

ところで、前述の構成とすることで、動力断接機構部２００をカウンタ軸２０上に設けることを実現することができる。他方、図５は、従来技術に係る電動式動力伝達装置の断面図を示すものであるが、動力断接機構部２００は差動機構部８０内に設けられ、カウンタ軸２０上にはデッドスペース１０００が存在する。本発明の一実施形態においては、かかるデッドスペースを有効活用することで、差動機構部８０全体の径及び軸長を必要最低限なものとしつつ、電動式動力伝達装置１全体の体格をコンパクトとすることを可能とするものである。更に、動力断接機構部２００をカウンタ軸２０上に設けたことで、差動機構部８０における搭載上の制約を減らすことができる。これによって、ファイナルドリブンギヤ７０の搭載性の制約は従来技術に比して緩和され、ファイナルドリブンギヤ７０の径選択の幅が広がり、前述のトータルギヤ比のバリエーションを増やすことも可能となる。

以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数等は適宜変更して実施することができる。クラッチ装置の各部の配置や構成等は、上記実施形態には限定されない。

１ 電動式動力伝達装置
２ エンジン
３ トランスミッション（自動変速機）
５ 電動機（モーター）
６ バッテリー
７ 制御装置
８ 左右前輪
９、９ａ、９ｂ 左右後輪（駆動輪）
１０ 出力軸
２０ カウンタ軸
３０、３０ａ、３０ｂ 駆動軸
４０ 第１の歯車（カウンタドライブギヤ）
５０ 第２の歯車（カウンタドリブンギヤ）
５２ 凹部
５４ 第１の噛合部
６０ 第３の歯車（ファイナルドライブギヤ）
７０ 第４の歯車（ファイナルドリブンギヤ）
８０ 差動機構部
１００ 回転部材
１０２ 第２の噛合部
２００ 動力断接機構部
２０２ ドグ部（ドグ）
２０４ スリーブ部（スリーブ）
２０６ 軸伝達部（ハブ）
２０８ アクチュエータ
３００ 皿ばね（付勢部材）
５００ ハウジング

Claims (6)

1. 電動機の駆動力を駆動輪に伝達する電動式動力伝達装置であって、
   前記電動機の出力軸と、
   前記出力軸に対して平行に配置されるカウンタ軸と、
   前記出力軸と同軸上に配置され、前記駆動輪に動力を伝達する駆動軸と、
   前記出力軸上に配置され、前記出力軸と一体的に回転する第１の歯車と、
   前記カウンタ軸上に配置され、前記第１の歯車に係合し、前記カウンタ軸に対して相対的に回転可能な第２の歯車と、
   前記カウンタ軸上に配置され、前記カウンタ軸と一体的に回転する第３の歯車と、
   前記駆動軸上に配置され、前記第３の歯車に係合する第４の歯車を含み、前記駆動軸に接続する差動機構部と、
   前記カウンタ軸上に配置され、前記第２の歯車に対向して設けられる回転部材と、
   前記カウンタ軸上、且つ前記回転部材に隣接し、前記回転部材から前記カウンタ軸への動力伝達を断接する動力断接機構部と、
   を具備し、
   前記第２の歯車は、前記回転部材に対向する面に第１の噛合部を有し、
   前記回転部材は、前記第２の歯車に対向する面に第２の噛合部を有し、
   前記第２の噛合部が前記第１の噛合部に係脱して、前記第２の歯車から前記回転部材へのトルク伝達を制御する、電動式動力伝達装置。
2. 前記第２の歯車には、前記第２の歯車の厚み方向に凹となる凹部が円環状に設けられ、
   前記第１の噛合部は、前記凹部内に設けられ、
   前記第２の噛合部は、前記凹部内に収容される、
   請求項１に記載の電動式動力伝達装置。
3. 前記回転部材の前記第２の噛合部は、前記第２の歯車の前記第１の噛合部に向かって、付勢部材によって付勢される、請求項１又は２に記載の電動式動力伝達装置。
4. 前記付勢部材は、皿ばねである、請求項３に記載の電動式動力伝達装置。
5. 前記動力断接機構部は、一端が前記回転部材に嵌合し、他端に前記カウンタ軸の軸方向に沿って延びる突起部が円環状に等間隔で設けられるドグ部と、前記カウンタ軸の軸方向に沿って可動し、前記ドグ部と係合及び離脱するスリーブ部と、前記カウンタ軸と一体的に回転し、前記スリーブ部と係合して動力を前記カウンタ軸へ伝達する軸伝達部と、前記スリーブ部の可動を制御するアクチュエータと、
   を具備する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電動式動力伝達装置。
6. 前記アクチュエータは、ソレノイドアクチュエータである、請求項５に記載の電動式動力伝達装置。

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