JP2023119669A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動力源としてのモータを備え、車両の走行性能やＰＴＯに要求される運転状態を充足することができる動力伝達装置を提供する。【解決手段】モータ２が連結された第１回転要素Ｓと、駆動輪に連結された第２回転要素Ｃと、ＰＴＯに連結された第３回転要素Ｒｒとの少なくとも三つの回転要素を有する差動機構１３と、第２回転要素Ｃの回転を禁止する第１ブレーキと、第３回転要素Ｒｒの回転を禁止する第２ブレーキＢｒとを備え、第１ブレーキを係合し第２ブレーキＢｒを解放することにより、第１回転要素Ｓの回転数が第３回転要素Ｒｒの回転数よりも高回転数となる第１減速段を設定し、第２ブレーキＢｒを係合し第１ブレーキを解放することにより、第１回転要素Ｓの回転数が第２回転要素Ｃの回転数よりも高回転数となる第２減速段を設定ことができるように構成されている。【選択図】図１

Description

この発明は、駆動力源のトルクを駆動輪と、架装装置などの車両の外部に設けられた装置にトルクを伝達するパワーテイクオフ装置とに伝達することができる動力伝達装置に関するものである。

特許文献１ないし特許文献３には、エンジンの動力をパワーテイクオフ装置に伝達することができるように構成された動力伝達装置が記載されている。この動力伝達装置は、エンジンと、エンジンの出力軸に連結されたロックアップクラッチ付きのトルクコンバータと、トルクコンバータに連結された変速機構と、変速機構の入力軸に連結されたギヤと、そのギヤに噛み合いかつパワーテイクオフ装置にトルクを入力するギヤとを備えている。

特許文献１に記載された動力伝達装置は、シフトレバーの位置およびパワーテイクオフスイッチのオン・オフに応じてパワーテイクオフ装置内部にあるクラッチを係合することによって、補助動力を外部に出力するように構成されている。

また、特許文献２に記載された動力伝達装置は、シフトレバーがニュートラルレンジまたはパーキングレンジであり、パワーテイクオフスイッチがオンである場合に、エンジン回転数が所定回転数以上でロックアップクラッチを係合し、エンジン回転数が所定回転数未満でロックアップクラッチを解放するように構成されている。

さらに、特許文献３に記載された動力伝達装置は、変速機構がニュートラルレンジ、前進第１速段、前進第２速段、リバースレンジのいずれかのレンジである場合に、パワーテイクオフ装置のクラッチをオンに切り替えるように構成されている。

なお、特許文献４には、シャシ側イグニッションと架装部側制御装置とを結ぶ電源ライン上に、変速機のギヤがニュートラルである場合にオンされるニュートラルスイッチと、架装部側ＰＴＯスイッチがオンである場合にオンされるＰＴＯスイッチとを直列に設けることによって、車両が非走行状態である場合のみ架装装置を作動させることができるように構成された安全装置が記載されている。

特開２００４－２０４８８８号公報 特開平７－３０４３４８号公報 特開２００３－２８２８５号公報 特開平９－１２２９９号公報

特許文献１ないし３に記載された動力伝達装置は、架装装置などを駆動するためのパワーテイクオフ装置に、走行のための駆動力源としてのエンジンから動力を伝達するように構成されている。一方、走行のための駆動力源としてモータを備えた電動車両は、エンジンを駆動力源として備えた車両と駆動力源の特性が異なる。すなわち、通常、駆動力源としてのモータは、エンジンと比較して高回転数・低トルクで運転するように構成されている。したがって、駆動力源としてモータを設ける場合には、車両に要求される走行性能や、パワーテイクオフ装置に入力するために要求される回転数あるいはトルクを充足するために、エンジンを駆動力源として設けられた動力伝達装置を直ちに採用することができず、モータを駆動力源とした動力伝達装置を開発する余地があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、駆動力源としてのモータを備え、車両の走行性能やパワーテイクオフ装置に要求される運転状態を充足することができる動力伝達装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、駆動力源としてのモータから出力された動力によって走行することができ、かつ前記モータから出力された動力を、車両の外部の装置に伝達するためのパワーテイクオフ装置に伝達することができるように構成された動力伝達装置において、前記モータが連結された第１回転要素と、駆動輪に連結された第２回転要素と、第３回転要素との少なくとも三つの回転要素を有するとともに、前記三つの回転要素が差動回転可能に連結された差動機構と、前記第２回転要素の回転を禁止する第１ブレーキと、前記第３回転要素の回転を禁止する第２ブレーキと、前記第３回転要素と一体に回転するとともに、前記パワーテイクオフ装置に連結された出力側回転部材とを備え、前記第１ブレーキによって前記第２回転要素の回転を禁止しかつ前記第２ブレーキによる前記第３回転要素の回転を許可した状態で前記モータからトルクを出力することにより、前記第１回転要素の回転数が前記第３回転要素の回転数よりも高回転数となる第１減速段を設定して前記モータから前記パワーテイクオフ装置にトルクを伝達するＰＴＯモードと、前記第２ブレーキによって前記第３回転要素の回転を禁止しかつ前記第１ブレーキによる前記第２回転要素の回転を許可した状態で前記モータからトルクを出力することにより、前記第１回転要素の回転数が前記第２回転要素の回転数よりも高回転数となる第２減速段を設定して前記モータから前記駆動輪にトルクを伝達して走行する走行モードとの少なくとも二つのモードを設定することができるように構成されていることを特徴とするものである。

また、この発明では、前記差動機構は、前記第１回転要素、前記第２回転要素、および前記第３回転要素の相対的な回転数の関係を表す共線図上に、前記第１回転要素、前記第２回転要素、および前記第３回転要素の順、または前記第１回転要素、前記第３回転要素、および前記第２回転要素の順に配置されるように構成されていてよい。

また、この発明では、前記差動機構は、第４回転要素を更に備え、前記第４回転要素の回転を禁止する第３ブレーキを備え、前記第３ブレーキによって前記第４回転要素の回転を禁止した状態で前記モータからトルクを出力することにより、前記駆動輪にトルクを伝達して走行する他の走行モードを設定することができるように構成されていてよい。

また、この発明では、前記差動機構は、前記第４回転要素を停止した場合に、前記第１回転要素の回転数が前記第２回転要素の回転数よりも高回転数となるとともに、前記第１回転要素の回転数に対する前記第２回転要素の回転数である減速比が、前記第２減速段よりも小さい第３減速段を設定可能に構成されていてよい。

そして、この発明では、前記差動機構は、サンギヤ、歯数の異なる二つのリングギヤ、およびキャリヤを回転要素としたステップドピニオン型の遊星歯車機構を含み、前記第１回転要素は、前記サンギヤを含み、前記第２回転要素は、前記キャリヤを含み、前記第３回転要素は、前記二つのリングギヤのうちのいずれか一方のリングギヤを含んでよい。

この発明によれば、モータが連結された第１回転要素と、駆動輪に連結された第２回転要素と、パワーテイクオフ装置にトルク伝達可能に連結された出力回転部材と一体に回転する第３回転要素との少なくとも三つの回転要素が差動回転可能に連結された差動機構と、第２回転要素の回転を禁止する第１ブレーキと、第３回転要素の回転を禁止する第２ブレーキとを備えている。そして、第１ブレーキによって第２回転要素の回転を禁止しかつ第２ブレーキによる第３回転要素の回転を許可した状態でモータからトルクを出力することにより、第１回転要素の回転数が第３回転要素の回転数よりも高回転数となる第１減速段を設定してモータからパワーテイクオフ装置にトルクを伝達するＰＴＯモードと、第２ブレーキによって第３回転要素の回転を禁止しかつ第１ブレーキによる第２回転要素の回転を許可した状態でモータからトルクを出力することにより、第１回転要素の回転数が第２回転要素の回転数よりも高回転数となる第２減速段を設定してモータから駆動輪にトルクを伝達して走行する走行モードとの少なくとも二つのモードを設定することができるように構成されている。すなわち、第３回転要素を反力要素として機能させることによってモータのトルクを増幅して駆動輪に伝達して走行することができ、また第２回転要素を反力要素として機能させることによってモータのトルクを増幅してパワーテイクオフ装置に伝達することができる。したがって、高回転数・低トルクで運転するモータを駆動力源として備えた動力伝達装置において、車両の要求駆動力などの走行性能を充足して走行することができるとともに、パワーテイクオフ装置に要求される回転数やトルクを伝達することができる。

この発明の実施形態における動力伝達装置の一例を説明するための断面図である。 各モードを切り替えるためのシフトドラムの一例を示す図である。 変速装置における各回転要素の回転数を説明するための共線図であり、（ａ）は、各走行モードを設定した場合の各回転要素の回転数を示す共線図であり、（ｂ）は、各停車モードを設定した場合の各回転要素の回転数を示す共線図である。 この発明の実施形態における動力伝達装置の他の例を説明するためのスケルトン図である。

この発明の実施形態における動力伝達装置の一例を説明するための断面図を図１に示してある。図１に示す動力伝達装置１は、駆動力源としてのモータ２を備えている。このモータ２は、従来知られている電気自動車やハイブリッド車両に設けられた駆動力源としてのモータと同様に構成することができ、例えば、三相交流モータ、より具体的には、永久磁石式同期モータや誘導モータによって構成することができる。

図１に示すモータ２は、永久磁石式同期モータによって構成されている。すなわち、モータ２は、環状のロータ３と、ロータ３と同心円上に配置されるとともに、ロータ３の外周面と所定の隙間を空けて設けられた環状のステータ４とによって構成されている。このロータ３は、従来のモータ２と同様に、円筒状の複数の鋼板をモータ２の回転軸線方向に積層するとともに、その外周側に永久磁石５が組み込まれて構成されている。また、ステータ４も同様に、円筒状の複数の鋼板をモータ２の回転軸線方向に積層して構成されている。さらに、ステータ４には、内周側に突出した複数のステータティースが円周方向に所定の間隔を空けて形成され、それぞれのステータティースにコイル６が巻き付けられている。

上述したように構成されたモータ２は、円筒状に形成されたフロントハウジング７に収容されている。そのフロントハウジング７における所定の位置に、ステータ４の外周部分が図示しないボルトなどによって固定されている。また、ロータ３の内周部には、円筒状に形成されたロータ軸８がスプライン係合などによって連結されている。さらに、フロントハウジング７における出力側（図１における右側）には、環状の隔壁部９が形成されていて、ボールベアリング１０を介して隔壁部９にロータ軸８が回転可能に保持されている。

なお、図１に示す例では、ロータ３の軸線方向における両側から積層鋼板を挟み付けるための環状のプレート１１が配置され、そのプレート１１を位置決めし、また挟み付ける押圧力を維持するためにナット１２がロータ軸８に締め付けられている。

上述したように構成されたモータ２の出力トルクを変化させて出力するための変速装置１３が設けられている。この変速装置１３は、この発明の実施形態における「差動機構」に相当するものであり、図１に示す例では、従来のステップドピニオン型の遊星歯車機構と同様に構成されている。すなわち、サンギヤＳと、フロントリングギヤＲｆと、リヤリングギヤＲｒと、サンギヤＳおよびフロントリングギヤＲｆに噛み合うフロントピニオンギヤＰｆと、フロントピニオンギヤＰｆに一体化されかつリヤリングギヤＲｒに噛み合うリヤピニオンギヤＰｒと、フロントピニオンギヤＰｆおよびリヤピニオンギヤＰｒを、自転および公転可能に保持するキャリヤＣとによって構成され、サンギヤＳ、フロントリングギヤＲｆ、リヤリングギヤＲｒ、キャリヤＣの四つの回転要素が互いに差動回転できるように構成されている。なお、サンギヤＳが、この発明の実施形態における「第１回転要素」に相当し、キャリヤＣが、この発明の実施形態における「第２回転要素」に相当し、リヤリングギヤＲｒが、この発明の実施形態における「第３回転要素」に相当し、フロントリングギヤＲｆが、この発明の実施形態における「第４回転要素」に相当する。

サンギヤＳは、ロータ軸８の内周部にスプライン係合したサンギヤ軸１４の先端に形成され、そのサンギヤＳと同心円上にフロントリングギヤＲｆが配置されている。このフロントリングギヤＲｆの軸線方向における入力側（図１における左側）の内周部には、環状に形成されたフロント支持プレート１５がスプライン係合によって一体回転可能に連結されていて、そのフロント支持プレート１５の内周部分が、サンギヤ軸１４と相対回転可能に嵌合している。なお、フロント支持プレート１５の内周部分は、サンギヤＳと隔壁部９との間に位置していて、そのフロント支持プレート１５の位置決めを行うためのスラストベアリング１６，１７が、隔壁部９とフロント支持プレート１５との間、およびフロント支持プレート１５とサンギヤＳとの間にそれぞれ設けられている。

そして、上記のサンギヤＳおよびフロントリングギヤＲｆにフロントピニオンギヤＰｆが噛み合っている。なお、フロントピニオンギヤＰｆは、サンギヤＳおよびフロントリングギヤＲｆの円周方向に所定の間隔を空けて複数設けられている。

フロントピニオンギヤＰｆには、軸線方向における出力側（図１における右側）に延出したピニオンシャフト１８が一体に形成されていて、そのピニオンシャフト１８にリヤピニオンギヤＰｒが形成されている。このリヤピニオンギヤＰｒは、フロントピニオンギヤＰｆよりも小径に形成され、そのリヤピニオンギヤＰｒにリヤリングギヤＲｒが噛み合っている。すなわち、リヤリングギヤＲｒは、フロントリングギヤＲｆと軸線方向に並んで配置されるとともに、フロントリングギヤＲｆよりも小径に形成されている。

上記のピニオンシャフト１８を回転自在に保持するようにキャリヤＣが設けられている。図１に示すキャリヤＣは、ピニオンシャフト１８の先端面に対向した環状のキャリヤプレート１９を備え、そのキャリヤプレート１９の円周方向におけるピニオンシャフト１８に対応した位置に円筒状の第１支持軸部２０が形成され、その第１支持軸部２０にニードルベアリング２１を介してピニオンシャフト１８の先端が回転自在に保持されている。また、ピニオンシャフト１８の軸線方向におけるフロントピニオンギヤＰｆとリヤピニオンギヤＰｒとの間の部分には、ボールベアリング２２が嵌合し、そのボールベアリング２２のアウターレースに嵌合する第２支持軸部２３がキャリヤＣに形成されている。すなわち、ピニオンシャフト１８は、ニードルベアリング２１とボールベアリング２２とを介してキャリヤＣに回転自在に保持されている。

キャリヤＣは、変速装置１３の出力要素として機能するように構成されている。したがって、キャリヤプレート１９の内周部には、円筒状に形成された出力軸２４が一体に形成されている。この出力軸２４の入力側とサンギヤＳとの間にスラストベアリング２５が介在している。また、キャリヤプレート１９が形成された位置よりも出力側の部分にボールベアリング２６，２７が嵌合している。このボールベアリング２６，２７は、上記フロントハウジング７の開口部に当接した円筒状のリヤカバー２８に嵌合している。そして、出力軸２４の先端には、フランジ部２９を有する接合軸３０がスプライン係合していて、その接合軸３０に、図示しないプロペラシャフト、終減速機付きの差動機構を介して駆動輪が連結されている。

なお、出力軸２４、サンギヤ軸１４、およびロータ軸８の中空部には、図示しないオイルポンプを駆動するなどのためのシャフト３１が挿入されていて、そのシャフト３１と出力軸２４とがスプライン係合している。

上述したように構成された変速装置１３は、フロントリングギヤＲｆとリヤリングギヤＲｒとのいずれか一方を係合することにより、モータ２の出力トルクを増大させて出力する減速機として機能するように構成されている。すなわち、図１に示す変速装置１３は、フロントリングギヤＲｆとリヤカバー２８とを連結することによりフロントリングギヤＲｆを固定するフロントブレーキＢｆと、リヤリングギヤＲｒとリヤカバー２８とを連結することによりリヤリングギヤＲｒを固定するリヤブレーキＢｒとを備えている。なお、フロントブレーキＢｆが、この発明の実施形態における「第３ブレーキ」に相当し、リヤブレーキＢｒが、この発明の実施形態における「第２ブレーキ」に相当する。

具体的には、リヤカバー２８の内周面にスプライン係合することによって回転方向に固定された円筒状の固定軸３２と、固定軸３２にスプライン係合するとともにフロントリングギヤＲｆに係合可能に構成された円筒状のフロントスリーブＳｆと、固定軸３２にスプライン係合するとともにリヤリングギヤＲｒに係合可能に構成された円筒状のリヤスリーブＳｒとを備えている。

固定軸３２の入力側の内周面には、フロントリングギヤＲｆの外周面と所定の間隔が空くように形成された第１フロントスプライン歯３３が形成され、固定軸３２の出力側の内周面には、リヤリングギヤＲｒの外周面と所定の間隔が空くように第１リヤスプライン歯３４が形成されている。

そして、固定軸３２の入力側の内周面とフロントリングギヤＲｆの外周面との間にフロントスリーブＳｆが移動可能に挿入されている。このフロントスリーブＳｆは、フロントリングギヤＲｆと同心円上に設けられた円筒状の部材であって、第１フロントスプライン歯３３に常時噛み合う第２フロントスプライン歯３５が外周面に形成されている。また、フロントスリーブＳｆの先端側（出力側）の内周面には、ドグ歯３６が形成され、そのドグ歯３６に噛み合うドグ歯３７が、フロントリングギヤＲｆの外周面に形成されている。そして、図２に示すシフトドラムＤが作動することにより、軸線方向に移動することができるフロントシフトフォークＦｆがフロントスリーブＳｆの入力側の外周面に係合している。

したがって、シフトドラムＤを駆動してフロントシフトフォークＦｆおよびフロントスリーブＳｆが軸線方向に移動することにより、フロントスリーブＳｆとフロントリングギヤＲｆとに形成されたドグ歯３６，３７が噛み合い、その結果、フロントリングギヤＲｆの回転が禁止される。また、その噛み合いを解消することにより、フロントリングギヤＲｆの回転が許可される。すなわち、固定軸３２およびフロントスリーブＳｆがフロントブレーキＢｆとして機能するように構成されている。

同様に、固定軸３２の出力側の内周面とリヤリングギヤＲｒとの間にリヤスリーブＳｒが移動可能に挿入されている。このリヤスリーブＳｒは、リヤリングギヤＲｒと同心円上に設けられた円筒状の部材であって、第１リヤスプライン歯３４に常時噛み合う第２リヤスプライン歯３８が外周面に形成されている。また、リヤスリーブＳｒの先端側（入力側）の内周面には、ドグ歯３９が形成され、そのドグ歯３９に噛み合うドグ歯４０が、リヤリングギヤＲｒの外周面に形成されている。そして、シフトドラムＤが作動することにより、軸線方向に移動することができるリヤシフトフォークＦｒがリヤスリーブＳｒの入力側の外周面に係合している。

したがって、シフトドラムＤを駆動してリヤシフトフォークＦｒおよびリヤスリーブＳｒが軸線方向に移動することにより、リヤスリーブＳｒとリヤリングギヤＲｒとに形成されたドグ歯３９，４０が噛み合い、その結果、リヤリングギヤＲｒの回転が禁止される。また、その噛み合いを解消することにより、リヤリングギヤＲｒの回転が許可される。すなわち、固定軸３２およびリヤスリーブＳｒがリヤブレーキＢｒとして機能する。

なお、フロントシフトフォークＦｆとリヤシフトフォークＦｒとは、同一のシフトドラムＤによって移動するように構成されていてもよく、それぞれのシフトフォークＦｆ，Ｆｒに対応したシフトドラムを備えていてもよい。

また、フロントスリーブＳｆとフロントリングギヤＲｆとの回転数差が大きい状態で意図せずにフロントスリーブＳｆとフロントリングギヤＲｆとが噛み合うことを抑制するために、フロントスリーブＳｆに形成されたドグ歯３６とフロントリングギヤＲｆに形成されたドグ歯３７とを、それらのドグ歯３６，３７が軸線方向で対向する先端が先細るように形成するとともに、フロントシフトフォークＦｆとフロントスリーブＳｆとの間、あるいはシフトドラムＤとフロントシフトフォークＦｆとの間に、フロントスリーブＳｆの移動方向に圧縮可能な弾性部材を設けることが好ましい。

同様に、リヤスリーブＳｒとリヤリングギヤＲｒとの回転数差が大きい状態で意図せずにリヤスリーブＳｒとリヤリングギヤＲｒとが噛み合うことを抑制するために、リヤスリーブＳｒに形成されたドグ歯３９とリヤリングギヤＲｒに形成されたドグ歯４０とを、それらのドグ歯３９，４０が軸線方向で対向する先端が先細るように形成するとともに、リヤシフトフォークＦｒとリヤスリーブＳｒとの間、あるいはシフトドラムＤとリヤシフトフォークＦｒとの間に、リヤスリーブＳｒの移動方向に圧縮可能な弾性部材を設けることが好ましい。

上述した変速装置１３は、モータ２のトルクを出力軸２４に伝達するために、フロントブレーキＢｆとリヤブレーキＢｒとのいずれか一方を係合する。すなわち、サンギヤＳが入力要素として機能し、フロントリングギヤＲｆとリヤリングギヤＲｒとのいずれか一方が反力要素として機能し、キャリヤＣが出力要素として機能するように構成されている。

また、この発明の実施形態における動力伝達装置１は、上記の変速装置１３、より具体的には、リヤリングギヤＲｒから図示しないパワーテイクオフ装置（以下、ＰＴＯと記す）に動力を出力できるように構成されている。具体的には、図１に示すようにリヤリングギヤＲｒには、キャリヤＣの外周側を囲うように形成された円筒部４１と、その円筒部４１の出力側の端部に連結された環状の壁部４２と、壁部４２の半径方向における中央部分から軸線方向に突出した円筒状の出力軸部４３によって構成された出力側回転部材４４が連結されていて、その出力軸部４３の外周面に出力ギヤ４５が形成されている。

なお、リヤカバー２８には、変速装置１３側に突出した円筒軸４６が形成され、壁部４２の内周部は、キャリヤプレート１９と円筒軸４６との間に位置していて、その壁部４２の位置決めを行いかつキャリヤプレート１９との相対回転を許容するためのスラストベアリング４７が、キャリヤプレート１９と壁部４２との間に設けられている。また、その円筒軸４６に二つのボールベアリング４８，４９を介して出力軸部４３が回転自在に保持されている。

また、変速装置１３の回転中心軸線と平行にカウンタ軸５０が設けられ、出力ギヤ４５に噛み合うＰＴＯギヤ５１がカウンタ軸５０に連結している。このＰＴＯギヤ５１は、図示しないＰＴＯに動力を入力するためのギヤであって、ＰＴＯギヤ５１および図示しないクラッチ機構を介してＰＴＯにトルクが伝達されるように構成されている。

上記の接合軸３０や接合軸３０に連結されたプロペラシャフトなどの変速装置１３と駆動輪との間の回転部材の回転を選択的に停止する図示しないパーキングブレーキあるいはパーキングロック機構（以下、単にパーキングブレーキと記す）が設けられている。すなわち、パーキングブレーキを係合することによって、キャリヤＣの回転が禁止される。このパーキングブレーキが、この発明の実施形態における「第１ブレーキ」に相当する。

したがって、上述した変速装置１３は、パーキングブレーキによってキャリヤＣの回転を禁止し、かつ各ブレーキＢｆ，Ｂｒを解放した状態で、モータ２からトルクを出力すると、サンギヤＳが入力要素として機能し、キャリヤＣが反力要素として機能し、リヤリングギヤＲｒが出力要素として機能するため、変速装置１３のギヤ比に応じてモータ２のトルクが増幅されてＰＴＯに伝達される。

すなわち、上述した変速装置１３は、フロントブレーキＢｆを係合し、かつリヤブレーキＢｒおよびパーキングブレーキを解放したドライブモードと、フロントブレーキＢｆおよびパーキングブレーキを解放し、かつリヤブレーキＢｒを係合したエクストラローモードと、フロントブレーキＢｆ、リヤブレーキＢｒ、およびパーキングブレーキを解放した切り離しモードとの三つの走行モードに加えて、フロントブレーキＢｆ、リヤブレーキＢｒ、およびパーキングブレーキを係合したパーキングモードと、フロントブレーキＢｆおよびリヤブレーキＢｒを解放し、かつパーキングブレーキを係合したＰＴＯモードとの二つの停車モードを設定することができる。

図２には、上述した各走行モードおよび各停車モードを切り替えるためのシフトドラムＤの一例を示してある。図２に示すシフトドラムＤは、所定の角度ずつ回転角を変化させることにより、フロントシフトフォークＦｆとリヤシフトフォークＦｒとが移動するように構成されている。図２では、シフトドラムＤの回転角を上下方向に示し、フロントシフトフォークＦｆの係合位置および解放位置を図中の左側に示し、リヤシフトフォークＦｒの係合位置および解放位置を図中の右側に示し、それぞれ係合位置を「●」のシンボルで示し、解放位置を「○」のシンボルで示してある。

図２に示すようにシフトドラムＤを一方向に回転させることにより、パーキング（Park Lock）モード、ドライブ（Drive）モード、切り離し（Disconnect）モード、エクストラロー（Extra Lo）モードの順にモードが切り替えられるように構成されている。なお、シフトドラムＤの回転角がエクストラローモードが設定される回転角よりも更に大きくなるようにシフトドラムＤを回転させた場合には、図２に示すようにパーキングモードに切り替えられ、また反対方向にシフトドラムＤを回転させた場合には、図２における下側から上側に向けてモードが切り替えられる。すなわち、ドライブモードとエクストラローモードとは、切り離しモードやパーキングモードを介して切り替えられる。言い換えると、ドライブモードとエクストラローモードとのいずれか一方の走行モードを設定している状態から、切り離しモードやパーキングモードへの切り替えは、シフトドラムＤをいずれか一方に所定角度回転させるのみで切り替えられる。

なお、上述したようにＰＴＯモードは、フロントブレーキＢｆおよびリヤブレーキＢｒを解放しかつパーキングブレーキを係合することによって設定され、切り離しモードは、フロントブレーキＢｆ、リヤブレーキＢｒ、およびパーキングブレーキを解放することによって設定される。したがって、シフトドラムＤの回転角度は、ＰＴＯモードと切り離しモードとで同一となるため、図２には、ＰＴＯモードを切り離しモードに併記してある。

図３（ａ）には、各走行モードを設定した場合の変速装置１３における各回転要素の回転数を説明するための共線図を示してあり、図３（ｂ）には、各停車モードを設定した場合の変速装置１３における各回転要素の回転数を説明するための共線図を示してある。それぞれの共線図は、各回転要素の相対的な回転数の関係を表すものであって、各回転要素を示す直線をギヤ比の間隔を空けて互いに平行に引き、これらの直線に直交する基線からの距離をそれぞれの回転要素の回転数として示している。ここで、図３におけるρ１は、フロントリングギヤＲｆの歯数Ｚｒｆに対するサンギヤＳの歯数Ｚｓで求められるギヤ比Ｚｓ／Ｚｒｆであり、ρ２は、リヤリングギヤＲｒの歯数Ｚｒｒに対するサンギヤＳの歯数Ｚｓで求められるギヤ比Ｚｓ／Ｚｒｒであり、ρ１は、ρ２よりも大きい値となり、さらに、ρ１およびρ２は、「１」よりも小さい値である。

上述した変速装置１３における各回転要素を共線図上に示すとすると、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、図における左側からサンギヤＳ、キャリヤＣ、リヤリングギヤＲｒ、およびフロントリングギヤＲｆの順に配置され、サンギヤＳとキャリヤＣとのギヤ比を「１」とすると、キャリヤＣとリヤリングギヤＲｒとの間隔はρ２となり、キャリヤＣとフロントリングギヤＲｆとの間隔はρ１となる。なお、各ピニオンギヤＰｆ，Ｐｒは、フロントリングギヤＲｆよりも右側に配置される。

図３（ａ）に示すようにドライブモード（実線）を設定した場合におけるサンギヤＳの回転数（すなわち、モータ２の回転数）は、エクストラローモード（一点鎖線）を設定した場合におけるサンギヤＳの回転数よりも低回転数となる。すなわち、ドライブモードを設定した場合の方が、エクストラローモードを設定した場合よりも減速比が小さくなる。したがって、モータ２のトルクをＴｍとすると、ドライブモードを設定した場合には、（（１＋ρ１）／ρ１）Ｔｍのトルクが出力軸２４に伝達され、エクストラローモードを設定した場合には、（（１＋ρ２）／ρ２）Ｔｍのトルクが出力軸２４に伝達される。つまり、変速装置１３は、高低二段の減速段の走行モードを切り替えて駆動走行できるように構成されている。このエクストラローモードが、この発明の実施形態における「走行モード」に相当するとともに、そのエクストラローモードを設定した場合における減速段が、この発明の実施形態における「第２減速段」に相当する。また、ドライブモードが、この発明の実施形態における「他の走行モード」に相当するとともに、ドライブモードを設定した場合における減速段が、この発明の実施形態における「第３減速段」に相当する。なお、切り離しモード（破線）を設定した場合には、モータ２と駆動輪とのトルクの伝達が遮断されるため、モータ２を任意の回転数に回転させ、または停止させることができる。

また、図３（ｂ）に示すようにパーキングモード（破線）を設定した場合には、変速装置１３の二つ以上の回転要素が固定されていることにより、各回転要素が停止する。それに対して、ＰＴＯモード（実線）では、パーキングブレーキのみが係合させられてキャリヤＣが停止している。その状態で図３（ｂ）に実線で示すようにモータ２を駆動すると、変速装置１３の減速比に応じてトルクが増幅されてリヤリングギヤＲｒおよび出力ギヤ４５に伝達される。具体的には、モータ２のトルクをＴｍとすると、リヤリングギヤＲｒおよび出力ギヤ４５には、（１／ρ２）Ｔｍのトルクが伝達され、かつリヤリングギヤＲｒおよび出力ギヤ４５は、モータ２とは反対方向に回転する。このＰＴＯモードを設定した場合における減速段が、この発明の実施形態における「第１減速段」に相当する。

上述したようにＰＴＯモードでは、サンギヤＳとリヤリングギヤＲｒとのギヤ比Ｚｓ／Ｚｒｒであるρ２に基づいて、モータ２から出力ギヤ４５に伝達されるトルクの増幅率が定まり、またモータ２と出力ギヤ４５との回転数比が定まる。同様に、エクストラローモードでは、サンギヤＳとリヤリングギヤＲｒとのギヤ比Ｚｓ／Ｚｒｒであるρ２に基づいて、モータ２から出力軸２４に伝達されるトルクの増幅率が定まる。したがって、モータ２の特性、エクストラローモードを設定した場合に車両に要求される駆動力、およびＰＴＯに入力する回転数やトルクなどに応じて、サンギヤＳとリヤリングギヤＲｒとのギヤ比Ｚｓ／Ｚｒｒが設定されている。

上述したように構成された動力伝達装置１は、フロントブレーキＢｆとリヤブレーキＢｒとのいずれか一方を係合することによりモータ２の動力を減速して駆動輪に伝達するモードを設定することができ、またパーキングブレーキを係合することによりモータ２の動力を減速してＰＴＯギヤ５１に伝達するモードを設定することができる。すなわち、車両の要求駆動力などの走行性能を充足することができるとともに、ＰＴＯに要求される回転数やトルクを充足することができる。

また、ステップドピニオン型の遊星歯車機構における反力要素と出力要素とを切り替えること、すなわち係合するブレーキを切り替えることによって、走行するためのモードとＰＴＯを駆動するためのモードとを切り替えることができる。したがって、変速装置１３の軸長が増加することを抑制しつつ、大きな減速比を得ることができ、車両の搭載性を向上させることができる。

さらに、図３（ａ）に示すようにドライブモードおよびエクストラローモードのいずれの走行モードも、各ギヤ（特にピニオンギヤＰｆ，Ｐｒ）の回転数を低下させることができるため、各ギヤの歯面で生じる滑りを小さくすることができ、動力損失を低減することができるとともに、発熱を抑制できる。言い換えると、モータ２に要求される電力を低減すること、つまり、電力消費量を低減することができる。

なお、この発明の実施形態における差動機構は、図１に示すように四つの回転要素が差動回転するように構成されたものに限らず、少なくとも三つの回転要素が差動回転するように構成された差動機構であればよく、より具体的には、三つの回転要素の相対的な回転数の関係を表す共線図上に、モータが連結された第１回転要素、駆動輪に連結された第２回転要素、ＰＴＯにトルクを伝達する第３回転要素の順、または第１回転要素、第３回転要素、第２回転要素の順に配置された差動機構であればよい。すなわち、二つの減速段の駆動走行モードを設定することができるものに限らず、一つの駆動走行モードと、ＰＴＯモードとを設定することができるように構成されていてもよい。

図４には、その一例を説明するためのスケルトン図を示してあり、図４に示す動力伝達装置１は、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって変速装置１３が構成されている。すなわち、変速装置１３は、サンギヤＳ１と、サンギヤＳ１と同心円上に配置されたリングギヤＲ１と、サンギヤＳ１およびリングギヤＲ１に噛み合うピニオンギヤＰ１と、ピニオンギヤＰ１を自転および公転可能に保持するキャリヤＣ１とによって構成されている。

そして、サンギヤＳ１にモータ２が連結され、キャリヤＣ１に出力軸２４が連結され、リングギヤＲ１に連結された出力側回転部材４４を介してＰＴＯギヤ５１が連結されている。また、リングギヤＲ１の回転を選択的に禁止するブレーキＢ１と、キャリヤＣ１の回転を選択的に禁止するパーキングブレーキＰＫＢとが設けられている。

上記の変速装置１３は、ブレーキＢ１を係合しパーキングブレーキＰＫＢを解放することによって、サンギヤＳ１を入力要素とし、リングギヤＲ１を反力要素とし、キャリヤＣ１を出力要素としたモータ２から出力された動力を減速して駆動輪に伝達する減速機として機能することができ、また、ブレーキＢ１を解放しパーキングブレーキＰＫＢを係合することによって、サンギヤＳ１を入力要素とし、キャリヤＣ１を反力要素とし、リングギヤＲ１を出力要素としたモータ２から出力された動力を減速してＰＴＯに伝達する減速機として機能することができる。

１ 動力伝達装置
２ モータ
１３ 変速装置
２４ 出力軸
３０ 接合軸
３２ 固定軸
４１ 円筒部
４２ 壁部
４３ 出力軸部
４４ 出力側回転部材
４５ 出力ギヤ
５０ カウンタ軸
５１ ＰＴＯギヤ
Ｂ１ ブレーキ
Ｂｆ フロントブレーキ
Ｂｒ リヤブレーキ
Ｃ，Ｃ１ キャリヤ
Ｐ１，Ｐｆ，Ｐｒ ピニオンギヤ
ＰＫＢ パーキングブレーキ
Ｒ１，Ｒｆ，Ｒｒ リングギヤ
Ｓ，Ｓ１ サンギヤ
Ｓｆ，Ｓｒ スリーブ

Claims (5)

1. 駆動力源としてのモータから出力された動力によって走行することができ、かつ前記モータから出力された動力を、車両の外部の装置に伝達するためのパワーテイクオフ装置に伝達することができるように構成された動力伝達装置において、
   前記モータが連結された第１回転要素と、駆動輪に連結された第２回転要素と、第３回転要素との少なくとも三つの回転要素を有するとともに、前記三つの回転要素が差動回転可能に連結された差動機構と、
   前記第２回転要素の回転を禁止する第１ブレーキと、
   前記第３回転要素の回転を禁止する第２ブレーキと、
   前記第３回転要素と一体に回転するとともに、前記パワーテイクオフ装置に連結された出力側回転部材とを備え、
   前記第１ブレーキによって前記第２回転要素の回転を禁止しかつ前記第２ブレーキによる前記第３回転要素の回転を許可した状態で前記モータからトルクを出力することにより、前記第１回転要素の回転数が前記第３回転要素の回転数よりも高回転数となる第１減速段を設定して前記モータから前記パワーテイクオフ装置にトルクを伝達するＰＴＯモードと、前記第２ブレーキによって前記第３回転要素の回転を禁止しかつ前記第１ブレーキによる前記第２回転要素の回転を許可した状態で前記モータからトルクを出力することにより、前記第１回転要素の回転数が前記第２回転要素の回転数よりも高回転数となる第２減速段を設定して前記モータから前記駆動輪にトルクを伝達して走行する走行モードとの少なくとも二つのモードを設定することができるように構成されている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１に記載の動力伝達装置において、
   前記差動機構は、前記第１回転要素、前記第２回転要素、および前記第３回転要素の相対的な回転数の関係を表す共線図上に、前記第１回転要素、前記第２回転要素、および前記第３回転要素の順、または前記第１回転要素、前記第３回転要素、および前記第２回転要素の順に配置されるように構成されている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項１または２に記載の動力伝達装置において、
   前記差動機構は、第４回転要素を更に備え、
   前記第４回転要素の回転を禁止する第３ブレーキを備え、
   前記第３ブレーキによって前記第４回転要素の回転を禁止した状態で前記モータからトルクを出力することにより、前記駆動輪にトルクを伝達して走行する他の走行モードを設定することができるように構成されている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
4. 請求項３に記載の動力伝達装置において、
   前記差動機構は、前記第４回転要素を停止した場合に、前記第１回転要素の回転数が前記第２回転要素の回転数よりも高回転数となるとともに、前記第１回転要素の回転数に対する前記第２回転要素の回転数である減速比が、前記第２減速段よりも小さい第３減速段を設定可能に構成されている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の動力伝達装置において、
   前記差動機構は、サンギヤ、歯数の異なる二つのリングギヤ、およびキャリヤを回転要素としたステップドピニオン型の遊星歯車機構を含み、
   前記第１回転要素は、前記サンギヤを含み、
   前記第２回転要素は、前記キャリヤを含み、
   前記第３回転要素は、前記二つのリングギヤのうちのいずれか一方のリングギヤを含む
   ことを特徴とする動力伝達装置。

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