JP5064043B2 - 車両の駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動機の駆動力を車両左右の車輪に差動装置を介して伝達する車両の駆動装置に関するものである。

車両の駆動装置として、車両左右の車軸を差動装置に連結するとともに、一方の車軸の外周に同軸に配置した電動機によって差動装置に駆動力を伝達するようにしたものが案出されている（例えば、特許文献１参照）。

この駆動装置は、車軸駆動用の電動機と、その電動機の駆動回転を減速する遊星歯車式減速機が一方の車軸の外周側に同軸に配置され、電動機と遊星歯車式減速機と差動装置が一体のハウジングに収容されている。遊星歯車式減速機は、一方の車軸の外周に配置された電動機のロータにサンギヤが連結され、そのサンギヤがプラネタリギヤに噛合されるとともに、プラネタリキャリアが差動装置のディファレンシャルケースに連結されている。そして、プラネタリギヤはさらにリングギヤに噛合され、そのリングギヤは多板式の制動手段によって適宜制動制御されるようになっている。

この構成により、リングギヤが制動手段によって制動されると、電動機の駆動力は、設定減速比に減速されてプラネタリキャリアを通して差動装置に入力され、その差動装置を介して車両左右の車輪に伝達される。一方、制動手段によるリングギヤの制動が解除されると、プラネタリギヤに噛合されているリングギヤが空転し、その結果、プラネタリキャリアとサンギヤの間の動力伝達が不可となり、車輪と電動機の間の動力伝達が遮断される。

したがって、この駆動装置においては、車輪側回転速度が電動機側回転速度よりも速いとき等に制動手段によるリングギヤの制動を解除することにより、電動機の過剰回転や車軸フリクションの増大を防止することができる。
特開２００６−２６４６４７号公報

しかし、この従来の駆動装置の場合、差動装置のディファレンシャルケースと遊星歯車式減速機のプラネタリキャリアを連結し、リングギヤに対する制動を制動手段によって適宜解除することによって車輪と電動機の間の動力伝達を遮断するようになっているため、例えば、電動機を停止状態で車輪から切り離して車両走行を行うとき等に、重量物であるディファレンシャルケースやプラネタリキャリア、リングギヤ等が車輪と連動して回転してしまう。このため、上記従来の駆動装置においては、車輪を電動機から切り離して運転するときに車軸フリクションを充分に低減することができず、さらなる車軸フリクションの低減が望まれている。

そこでこの発明は、車輪を電動機側から切り離して運転する場合に充分に車軸フリクションを低減できるようにして、動力損失のより少ない車両の駆動装置を提供しようとするものである。

上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、車輪駆動用の電動機（例えば、後述の実施形態における電動機２）と、この電動機の駆動回転を減速する減速機（例えば、後述の実施形態における遊星歯車式減速機１２）と、この減速機の出力を車両左右の車輪に分配する差動装置（例えば、後述の実施形態における差動装置１３）と、を備えた車両の駆動装置（例えば、後述の実施形態における駆動装置１）において、車両左右のいずれか一方の車輪と前記差動装置の間に、動力接続と遮断を行う噛み合い式断接手段（例えば、後述の実施形態におけるシンクロメッシュ機構３７）を設け、前記断接手段は、車軸と同軸上に配置したピストン（例えば、後述の実施形態における制御ピストン５０）に油圧を作用させることによって断接を切換える油圧式断接手段によって構成し、前記ピストンの設定変位時に同ピストンと当接して前記断接手段の断接状態を検出する状態検出スイッチ（例えば、後述の実施形態における状態検出スイッチ６８）を設けるとともに、この状態検出スイッチをハウジングの周壁（例えば、後述の実施形態における周壁１１ａ）に斜めに傾斜させて設置したことを特徴とする。
これにより、一方の車輪と差動装置の間が断接手段によって接続されると、左右の車輪が差動装置と減速機を介して電動機に接続される。したがって、この状態で電動機が駆動されると、電動機の動力が減速機で設定減速比に減速され、差動装置を介して左右の車輪に分配される。また、一方の車輪と差動装置の間が断接装置によって遮断されると、差動装置の一方の車輪側がほぼ無負荷状態とされるため、差動装置に接続された他方の車輪はディファレンシャルケースに殆ど動力を伝達せずに回転する。したがって、この状態では車輪側から差動装置や減速機を介して電動機側に回転力が伝達されなくなる。
また、この発明の場合、噛み合い式の断接手段が噛合されて動力接続状態にされると、その後は大きなエネルギーを付与し続けなくても接続状態が維持される。また、多板クラッチのような摩擦係合式の断接手段と異なり、動力遮断状態での回転抵抗が生じにくくなる。
また、この発明においては、円周方向でほぼ均一な力がピストンから噛み合い式の断接手段に作用し、安定した動力の断接操作が行われるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、車両左右のいずれか一方の車輪と前記差動装置を接続する車軸（例えば、後述の実施形態における車軸１０Ｂ）の周囲に前記電動機を配置したことを特徴とする。
これにより、電動機は車軸回りにコンパクトに配置されるようなる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の車両の駆動装置において、前記減速機を遊星歯車式減速機（例えば、後述の実施形態における遊星歯車式減速機１２）によって構成し、この遊星歯車式減速機を、車両左右のいずれか一方の車輪と前記差動装置を接続する車軸の外周に配置し、前記遊星歯車式減速機のリングギヤ（例えば、後述の実施形態におけるリングギヤ２４）を、車体固定のハウジング（例えば、後述の実施形態におけるハウジング１１）の内側に結合した。
これにより、電動機の動力は、遊星歯車式減速機のサンギヤとプラネタリキャリアのうちの一方に入力され、他方に出力されることになるが、このときリングギヤは車体固定のハウジングに結合されているため、電動機の動力は充分に大きく減速されて確実に差動装置に伝達されるようになる。また、遊星歯車式減速機は車軸回りにコンパクトに配置されるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車両の駆動装置において、前記遊星歯車式減速機のプラネタリギヤ（例えば、後述の実施形態におけるプラネタリギヤ２２）を、サンギヤ（例えば、後述の実施形態におけるサンギヤ２１）に噛合される大径の第１ギヤ（例えば、後述の実施形態における第１ギヤ２６）の軸方向側部に小径の第２ギヤ（例えば、後述の実施形態における第２ギヤ２７）が一体に設けられた構成とし、前記第２ギヤの外周側に同ギヤと噛合される前記リングギヤを配置したことを特徴とする。
この場合、リングギヤは、プラネタリギヤの小径の第２ギヤの外周側に配置されるため、サンギヤに直接噛合される第１ギヤの外周側に配置するときに比較して外径を小さくすることができる。したがって、リングギヤを収容するハウジングの外径を小さくすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の駆動装置において、前記電動機によって駆動されて前記断接手段に作動液を供給するオイルポンプ（例えば、後述の実施形態におけるオイルポンプ７５）を、前記電動機と前記断接手段の間に配置したことを特徴とする。
これにより、電動機によって駆動されるオイルポンプが断接手段に近接して配置され、そのオイルポンプから供給される作動液によって断接手段が操作されるようになる。したがって、車輪と差動装置の間の動力接続と遮断を迅速に行うことが可能になる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両の駆動装置において、前記断接手段は、前記電動機が作動状態のときに接続状態となり、前記電動機が非作動状態のときに遮断状態となるように制御することを特徴とする。
これにより、電動機による車輪駆動や回生発電の際にのみ左右の車輪が差動装置を介して相互に接続されて左右の車輪と電動機が動力伝達可能な状態となり、電動機を作動させない他の状況では、差動装置を介した左右の車輪の接続が遮断され、左右の車輪と電動機の間が動力伝達不可の状態となる。したがって、車両運転時におけるエネルギー損失を有効に低減することができる。

この発明によれば、車両左右のいずれか一方の車輪と差動装置の間に動力接続と遮断を行う断接手段を設け、断接手段による遮断操作によってディファレンシャルケースや減速機側に殆ど動力を伝達せずに左右の車輪を回転させられるようにしたため、車輪を電動機側から切り離して運転する場合に、ディファレンシャルケースや減速機の連れ回りを無くして、充分に車軸フリクションを低減することができる。したがって、車輪を電動機側から切り離して運転する場合における車両の動力損失を確実に低減することができる。
特に、請求項１に係る発明は、噛み合い式の断接手段を、車軸と同軸上に配置したピストンに油圧を作用させることによって断接を切換える油圧式断接手段によって構成し、ピストンの設定変位時に同ピストンと当接して断接手段の断接状態を検出する状態検出スイッチを設けるとともに、この状態検出スイッチをハウジングの周壁に斜めに傾斜させて設置するようにしたため、状態検出スイッチがハウジング内を軸方向で大きく占有することがなくなるため、ハウジングの軸長の短縮が可能になる。

以下、この発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
この発明にかかる駆動装置１は、電動機２を車輪駆動用の駆動源とするものであり、例えば、図１に示すような駆動システムの車両３に用いられる。
図１に示す車両３は、内燃機関４と電動機５が直列に接続された駆動ユニット６を有するハイブリッド車両であり、この駆動ユニット６の動力がトランスミッション７を介して前輪Ｗｆ側に伝達される一方で、この駆動ユニット６と別に設けられたこの発明にかかる駆動装置１の動力が後輪Ｗｒ側に伝達されるようになっている。駆動ユニット６の電動機５と後輪Ｗｒ側駆動装置１の電動機２は、ＰＤＵ８（パワードライブユニット）を介してバッテリ９に接続され、バッテリ９からの電力供給と、各電動機５，２からバッテリ９へのエネルギー回生がＰＤＵ８を介して行われるようになっている。

図２は、駆動装置１の全体の縦断面図を示すものであり、同図において、１０Ａ，１０Ｂは、車両の後輪側の左右の車軸である。駆動装置１のハウジング１１は、両車軸１０Ａ，１０Ｂのほぼ中間位置から一方の車軸１０Ｂの外周側を覆うように設けられ、車両３（図１参照）の後部下方に車軸１０Ｂとともに支持固定されている。また、ハウジング１１は全体が略円筒状に形成され、その内部には、車軸駆動用の電動機２と、この電動機２の駆動回転を減速する遊星歯車式減速機１２（減速機）と、この遊星歯車式減速機１２の出力を左右の車軸１０Ａ，１０Ｂに分配する差動装置１３が車軸１０Ｂと同軸になるように収容配置されている。

ハウジング１１内の軸方向略中央位置には、電動機２のステータ１４が固定設置され、このステータ１４の内周側に環状のロータ１５が回転可能に配置されている。ロータ１５の内周部には車軸１０Ｂの外周側を囲繞する円筒軸１６が結合され、この円筒軸１６が車軸１０Ｂと同軸となるようにハウジング１１内に回転可能に支持されている。また、円筒軸１６の外周とハウジング１１の間には、ロータ１５の回転位置情報を電動機２のコントローラ（図示せず）にフィードバックするためのレゾルバ２０が設けられている。

遊星歯車式減速機１２は、円筒軸１６の一端側外周に一体に設けられたサンギヤ２１と、このサンギヤ２１に噛合される複数のプラネタリギヤ２２と、これらのプラネタリギヤ２２を支持するプラネタリキャリア２３と、プラネタリギヤ２２の外周側に噛合されるリングギヤ２４とを備え、サンギヤ２１から電動機２の駆動力が入力され、減速された駆動力がプラネタリキャリア２３を通して出力されるようになっている。

プラネタリギヤ２２は、サンギヤ２１に直接噛合される大径の第１ギヤ２６と、この第１ギヤ２６よりも小径の第２ギヤ２７を有し、これらの第１ギヤ２６と第２ギヤ２７が同軸にかつ軸方向にオフセットした状態で一体に形成されている。リングギヤ２４は、ハウジング１１内の第１ギヤ２６の軸方向側方に対面する位置に固定設置され、その内周面が小径の第２ギヤ２７に噛合されている。この実施形態の場合、リングギヤ２４の最大半径は、第１ギヤ２６の車軸１０Ｂの中心からの最大距離よりも小さくなるように設定されている。

一方、差動装置１３は、内面側に回転可能なピニオン３０が突設されたディファレンシャルケース３１と、このディファレンシャルケース３１内においてピニオン３０に噛合される一対のサイドギヤ３２ａ，３２ｂを備え、これらの各サイドギヤ３２ａ，３２ｂが左右の車軸１０Ａ，１０Ｂに夫々結合されている。ディファレンシャルケース３１には、遊星歯車式減速機１２の前述のプラネタリキャリア２３が一体に結合されている。なお、ディファレンシャルケース３１はハウジング１１内に回転可能に支持されている。

ところで、車軸１０Ｂは、一端に差動装置１３の前記サイドギヤ３２ｂが設けられる第１軸３４と、この第１軸３４の他端に一体回転可能に結合された接続ハブ３５と、ハウジング１１内の差動装置１３と逆側の軸方向の端部に回転可能に設けられた第２軸３６とを備え、第２軸３６が右側車輪（図示せず）に接続されるとともに、接続ハブ３５と第２軸３６が断接手段であるシンクロメッシュ機構３７を介して接続状態と遮断状態を任意に変更し得るようになっている。

接続ハブ３５は、図３にも示すように、第１軸３４にスプライン嵌合される軸部３８と、軸部３８の端部に一体に形成されたフランジ部３９とを備え、フランジ部３９の外周に、スプラインギヤ４０が設けられるとともに、このスプラインギヤ４０に対して一段縮径して先細り状に傾斜するテーパ面４１が設けられている。
車輪側の第２軸３６は、一端に右車輪側の図示しない接続ロッドがスプライン嵌合される軸部４２と、この軸部４２の接続ハブ３５側の端部に一体に形成されたフランジ部４３とを備え、フランジ部４３の外周に接続ハブ３５方向に突出する円筒壁４４が設けられるとともに、この円筒壁４４の外周面に、接続ハブ３５のスプラインギヤ４０と同径のスプラインギヤ４５が形成されている。

シンクロメッシュ機構３７は、所謂トリプルコーン式のシンクロメッシュ機構であり、接続ハブ３５のテーパ面４１と第２軸３６の円筒壁４４の間に介装された３層の摩擦伝達部材であるアウタリング４６、シンクロコーン４７、及び、インナリング４８と、第２軸３６のスプラインギヤ４５の外周に軸方向にスライド可能にスプライン嵌合されるシンクロスリーブ４９と、このシンクロスリーブ４９を軸方向に進退作動させる制御ピストン５０（ピストン）と、を備えている。このシンクロメッシュ機構３７は、シンクロスリーブ４９が制御ピストン５０によって接続ハブ３５方向に操作されたときに、アウタリング４６、シンクロコーン４７、インナリング４８と接続ハブ３５が隣接する各テーパ面を通して摩擦接触し、接続ハブ３５と第２軸３６の間に回転速度差がある場合に、その回転速度差を各テーパ面間の摩擦抵抗によって漸減するようになっている。そして、シンクロスリーブ４９は、接続ハブ３５と第２軸３６の回転速度差が充分に低くなってさらに接続ハブ３５方向に操作されると、その内周面に形成された内スプライン（符号省略）が第２軸３６と接続ハブ３５のスプラインギヤ４５，４０に跨って噛合され、それによって第１軸３４と第２軸３６を結合するようになっている。また、シンクロスリーブ４９は、第１軸３４と第２軸３６が結合された状態から制御ピストン５０が接続ハブ３５から離間する方向に操作されると、接続ハブ３５のスプラインギヤ４０との噛合が解除され、それによって第１軸３４と第２軸３６の接続を遮断する。

制御ピストン５０は、ハウジング１１の端部寄りの周壁１１ａに摺動自在に嵌合される略円筒状のガイド壁５１と、ハウジング１１の端部壁１１ｂに円環状に凹設されたシリンダ部５２に摺動自在に嵌合される円環状のピストン本体５３と、ガイド壁５１とピストン本体５３を結合する円筒状の連結壁５４と、を備えている。また、ハウジング１１の端部壁１１ｂには制御ピストン５０の連結壁５４の内周面に摺動自在に当接する円環状のシール壁５５が固定されている。そして、ピストン本体５３は、シリンダ部５２とシール壁５５と連結壁５４との間で解除側作動室５６を形成するとともに、シリンダ部５２の底部との間で接続側作動室５７を形成している。解除側作動室５６と接続側作動室５７はそれぞれ後述する油圧回路５８の給排通路５９，６０（図４参照）に接続されている。なお、図２，図３においては、ハウジング１１の中心軸線を挟んで上側ではシンクロメッシュ機構３７が接続された状態を示し、下側ではシンクロメッシュ機構３７が遮断された状態を示している。

また、制御ピストン５０のガイド壁５１の内周には環状の保持リング６１が取り付けられ、シンクロスリーブ４９の外周に突設された係止爪４９ａがこの保持リング６１によって係止されるようになっている。したがって、シンクロスリーブ４９は保持リング６１を介して制御ピストン５０に係止され、制御ピストン５０の作動に応じて進退操作されるようになっている。

ハウジング１１の周壁１１ａと制御ピストン５０のガイド壁５１の間には、制御ピストン５０を前後の設定制御位置（接続側の制御位置と解除側の制御位置）に位置決めするためのディテント機構６２が設けられている。このディテント機構６２は、ガイド壁５１の外周面に軸方向に沿って設けられた接続側および解除側の各位置決め溝６３，６４と、ハウジング１１の周壁１１ａを貫通して設けられたボール保持器６５と、ボール保持器６５に進退自在に保持されたボール６６と、このボール６６を制御ピストン５０の軸心方向に付勢するスプリング６７によって構成されている。このディテント機構６２は、制御ピストン５０が前後のいずれか一方に油圧制御されたときに、その操作方向にある位置決め溝６３または６４にボール６６がスプリング付勢されて嵌合されることにより、制御ピストン５０を軸方向前後のいずれかの設定制御位置に位置決めする。

また、ハウジング１１の周壁１１ａと端部壁１１ｂには、制御ピストン５０の制御位置からシンクロメッシュ機構３７の断接状態を検出する一対の状態検出スイッチ６８，６９が設けられている。この状態検出スイッチ６８，６９は、図３に示すように先端部にボール７０を保持する検出ピストン７１がケーシング７８内に収容され、ボール７０に作用する外力によって検出ピストン７１が設定量押し込まれたときにスイッチ本体部７２がオン状態にされ、スイッチ本体部７２からオン信号が図示しないコントローラに出力されるようになっている。一方の状態検出スイッチ６８は、ハウジング１１の周壁１１ａに斜めに傾斜して設置され、その先端部が周壁１１ａを貫通してハウジング１１内に突出しており、他方の状態検出スイッチ６９は、ハウジング１１の端部壁１１ｂに軸方向に沿って設置され、その先端部が端部壁１１ｂを貫通してハウジング１１内に突出している。制御ピストン５０のガイド壁５１の外周には一方の状態検出スイッチ６８の先端部との干渉を回避するための窪み部７３が設けられるとともに、ガイド壁５１の端部壁１１ｂ寄りの外周縁部には、制御ピストン５０の作動位置に応じて状態検出スイッチ６８，６９の各ボール７０が選択的に当接するテーパ状のスイッチ作動片７４が設けられている。なお、この実施形態の場合、周壁１１ａに設置される状態検出スイッチ６８がシンクロメッシュ機構３７の接続状態（オン状態）を検出し、端部壁１１ｂに設置される状態検出スイッチ６９がシンクロメッシュ機構３７の遮断状態（オフ状態）を検出する。

また、ハウジング１１内の電動機２とシンクロメッシュ機構の３７の間には、図２に示すように、ハウジング１１内の底部から汲み上げた作動液を制御ピストン５０やハウジング１１内の冷却通路、潤滑通路、さらにリザーバタンク８０への戻し通路に供給するためのオイルポンプ７５が固定設置されている。このオイルポンプ７５は、電動機２の駆動力を受けて作動するポンプであり、例えばトロコイド型のポンプによって構成されている。なお、図２中８１は、オイルポンプ７５の吸入部に設けられたオイルストレーナである。

ここで、図４に示す油圧回路５８について説明する。
この油圧回路５８は、ハウジング１１内の底部の作動液を吸い上げて吐出するオイルポンプ７５と、オイルポンプ７５から吐出された作動液を高圧のライン通路８２と低圧通路８３に振り分けるレギュレータバルブ８４と、シンクロメッシュ機構３７の制御ピストン５０を制御するための給排通路５９，６０に対してライン通路８２を選択的に導通させる給排切換えバルブ８５と、を備え、レギュレータバルブ８４と給排切換えバルブ８５が夫々電磁式の制御バルブ８６，８７によって操作されるようになっている。なお、以下では、説明の都合上レギュレータバルブ８４を操作する制御バルブ８６をＨ／Ｌソレノイド８６と呼び、給排切換えバルブ８５を操作する制御バルブ８７をＳＹＮソレノイド８７と呼ぶものとする。

レギュレータバルブ８４は、バルブ収容室（符号省略）内に摺動自在に収容された制御スプール８８と、バルブ収容室の略中央部の内周面に形成されてポンプ側通路８９とライン通路８２を常時連通させる環状の供給ポート９０と、バルブ収容室の供給ポート９０に隣接する位置に形成されて低圧通路８３に連通する環状の排出ポート９１と、バルブ収容室の一端側（図中右側）に配置されて制御スプール８８を他端側（図中左側）に付勢するスプリング９２と、バルブ収容室の他端に設けられて制御スプール８８にスプリング９２の力に抗する方向にライン通路８２の圧力を作用させるライン圧導入ポート９３と、スプリング９２の収容されるバルブ収容室の一端側に設けられて後述するＨ／Ｌソレノイド８６による制御圧が導入されるスプール制御ポート９４とを備えている。

このレギュレータバルブ８４は、スプール制御ポート９４がＨ／Ｌソレノイド８６によって低圧（ドレン圧）に制御されているときには、ライン圧導入ポート９３を通して制御スプール８８に作用するライン圧がスプリング９２の付勢力に打ち勝ち、制御スプール８８を図４中右側に移動させて供給ポート９０を排出通路９１に導通させる。このため、このときオイルポンプ７５から吐出された作動液はレギュレータバルブ８４を介して低圧通路８３側に供給される。一方、この状態からスプール制御ポート９４がＨ／Ｌソレノイド８６によって高圧（ライン圧）に制御されると、ライン圧導入ポート９３とスプール制御ポート９４を通して制御スプール８８に作用する力が釣り合い、制御スプール８８はスプリング９２の力によって図４中左側に移動する。このため、このときオイルポンプ７５から吐出された作動液はレギュレータバルブ８４を通してほぼ全量がライン通路８２に供給される。

Ｈ／Ｌソレノイド８６は、ソレノイドのオン・オフによって操作される２位置３ポート型の切換弁であり、ライン通路８２に接続されるライン側ポート９５と、レギュレータバルブ８４のスプール制御ポート９４と後述する給排切換えバルブ８５の第２給排ポート１１０に導通する制御ポート９６と、ドレン通路に接続されるドレンポート９７とを備えている。このＨ／Ｌソレノイド８６は、図示しないコントローラによってオン・オフ制御され、オフ制御時には制御ポート９６をドレンポート９７に接続し、オン制御時にはライン側ポート９５を制御ポート９６に接続するようになっている。つまり、Ｈ／Ｌソレノイド８６のオフ制御時には、レギュレータバルブ８４のスプール制御ポート９４が低圧状態にされて同バルブ８４がポンプ側通路８９と低圧通路８３を接続し、Ｈ／Ｌソレノイド８６のオン制御時には、レギュレータバルブ８４のスプール制御ポート９４が高圧状態にされて同バルブ８４がポンプ側通路８９とライン通路８２を接続する。

また、給排切換えバルブ８５は、バルブ収容室（符号省略）内に摺動自在に収容された制御スプール１０８と、バルブ収容室の略中央部に軸方向に並んで設けられ、それぞれライン通路８２とＨ／Ｌソレノイド８６のバルブ制御ポート９６に接続される環状の第１，第２給排ポート１０９，１１０と、バルブ収容室の第１給排ポート１０９に隣接する位置に設けられ、制御ピストン５０の接続側作動室５７に接続される環状の接続側ポート１１１と、バルブ収容室の接続側ポート１１１に隣接する位置に設けられた第１ドレンポート１０７と、バルブ収容室の第２給排ポート１１０に隣接する位置に設けられ、制御ピストン５０の解除側作動室５６に接続される環状の解除側ポート１１２と、バルブ収容室の解除側ポート１１２に隣接する位置に設けられた第２ドレンポート１０６と、バルブ収容室の一端側（図中右側）に配置されて制御スプール１０８を他端側（図中左側）に付勢するスプリング１１３と、バルブ収容室の他端に設けられてＳＹＮソレノイド８７による制御圧が導入されるスプール制御ポート１１４とを備えている。

この給排切換えバルブ８５は、スプール制御ポート１１４がＳＹＮソレノイド８７によって低圧（ドレン圧）に制御されているときには、制御スプール１０８をスプリング１１３の付勢力によって図４中左側に移動させて、第２給排ポート１１０を解除側ポート１１２に導通させるとともに、接続側ポート１１１を第１ドレンポート１０７に導通させる。このとき、Ｈ／Ｌソレノイド８６がオフ制御にされている場合には、解除側ポート１１２（解除側作動室５６）と接続側ポート１１１（接続側作動室５７）がともにドレン圧になって制御ピストン５０が非作動状態にされ、Ｈ／Ｌソレノイド８６がオン制御にされている場合には、解除側ポート１１２（解除側作動室５６）がライン圧になる一方で接続側ポート１１１（接続側作動室５７）がドレン圧になり、その結果、制御ピストン５０がシンクロ解除方向に作動する。
一方、この状態からスプール制御ポート１１４がＳＹＮソレノイド８７によって高圧（ライン圧）に制御されると、制御スプール１０８がスプリング１１３の付勢力に打ち勝って図４中右側に移動し、第１給排ポート１０９を接続側ポート１１１に導通させるとともに、解除側ポート１１２を第２ドレンポート１０６に導通させる。これにより、このとき接続側ポート１１２（接続側作動室５７）がライン圧になる一方で解除側ポート１１２（解除側作動室５６）がドレン圧になり、その結果、制御ピストン５０がシンクロ接続方向に作動する。

ＳＹＮソレノイド８７は、ソレノイドのオン・オフによって操作される２位置３ポート型の切換弁であり、ライン通路８２に接続されるライン側ポート１１６と、給排切換バルブ８５のスプール制御ポート１１４に接続される制御ポート１１７と、ドレン通路に接続されるドレンポート１１８とを備えている。このＳＹＮソレノイド８７は、Ｈ／Ｌソレノイド８６と同様に図示しないコントローラによってオン・オフ制御され、オフ制御時には制御ポート１１７をドレンポート１１８に接続し、オン制御時にはライン側ポート１１６を制御ポート１１７に接続するようになっている。つまり、ＳＹＮソレノイド８７のオフ制御時には、給排切換えバルブ８５のスプール制御ポート１１４が低圧状態にされて、同バルブ８５が第２給排ポート１１０を解除側ポート１１２に接続するともに接続側ポート１１１を第１ドレンポート１０７に接続し、ＳＹＮソレノイド８７のオン制御時には、給排切換えバルブ８５のスプール制御ポート１１４が高圧状態にされて、同バルブ８５が第１給排ポート１０９を接続側ポート１１１に接続するとともに、解除側ポート１１２を第２ドレンポート１０６に接続する。

なお、図４中、１２０は、ライン通路８２の圧力を検出してその信号をコントローラに出力する圧力センサであり、１２１は、ライン通路８２に設けられたリリーフバルブである。また、１２２は、低圧通路８３の油圧を調圧し、かつレギュレータバルブ８４から低圧通路８３に大流量が流れたときにレギュレータバルブ８４の直下位置からオイルポンプ７５に作動液を戻す還流バルブである。

以下、この駆動装置１の電動機２によって車両を発進し、車両の速度が設定速度に達したときに内燃機関４によるクルーズ走行に移行し、さらにその後に内燃機関４と電動機２の並列駆動によって急加速を行う場合を例にして各部の作動を説明する。なお、シンクロメッシュ機構３７は車両の停止時にオン状態（接続状態）にされているものとする。

車両の発進時に電動機２が始動されると、電動機２の駆動力が遊星歯車式減速機１２によって設定減速比に減速され、さらに差動装置１３を介して左右の車軸１０Ａ，１０Ｂに伝達される。このとき、シンクロメッシュ機構３７は接続状態とされているため、差動装置１３で分配された駆動力は左右の車軸１０Ａ，１０Ｂを通して車輪に伝達される。
なお、この発進直後には、Ｈ／Ｌソレノイド８６とＳＹＮソレノイド８７はオフ状態とされている（図５中の下段参照）。したがって、電動機２の始動とともにオイルポンプ７５の回転速度が上昇して、図４に示すライン通路８２の圧力が上昇すると、レギュレータバルブ８４のライン圧導入ポート９３の圧力が高まり、レギュータバルブ８４の制御スプール８８が図中右側に移動する。これにより、供給ポート９０と排出ポート９１が接続され、オイルポンプ７５から吐出された作動液は低圧通路８３に供給される。

電動機２の駆動力が車輪に伝達されて車速が設定速度に達し、コントローラによってクルーズ運転条件に達したものと判定されると、コントローラがＨ／Ｌソレノイド８６をオンにして、同ソレノイド８６のライン側ポート９５をバルブ制御ポート９６側に接続する。こうして、バルブ制御ポート９６に高圧のライン圧が導入されると、レギュレータバルブ８４が図４中の左側に移動し、オイルポンプ７５から吐出された作動液のほぼ全流量がライン通路８２に供給されるとともに、ライン通路８２の作動液がバルブ制御ポート９６を通して給排切換えバルブ８５の第２給排ポート１１０に供給される。このとき、ＳＹＮソレノイド８７はオフ状態とされているため（図５中の中断参照）、給排切換えバルブ８５は第２給排ポート１１０を解除側ポート１１２に接続し、接続側ポート１１１を第１ドレンポート１０７に接続している。したがって、このとき解除側作動室５６に高圧の作動液が供給される一方で接続側作動室５７から作動液が排出され、その結果、制御ピストン５０がシンクロ解除方向に作動してシンクロメッシュ機構３７を解除状態にする。なお、このとき制御ピストン５０はディテント機構６２によって確実にシンクロ解除位置に維持される。

こうして、シンクロメッシュ機構３７による接続が解除され、そのことが状態検出スイッチ６９によって検出されると、コントローラが電動機２の作動を停止するとともに内燃機関４を始動し、その後にＨ／Ｌソレノイド８６を再度オフにする。このとき、解除側作動室５６と接続側作動室５７の作動液がともにドレンされるが、シンクロメッシュ機構３７は一度噛み合いが解除されると、その状態が維持されるため、解除側作動室５６には高圧を作用させ続ける必要はない。

ところで、上記のようにシンクロメッシュ機構３７が解除されると、差動装置１３と右側車輪の接続が遮断されるため、右側車輪がフリー状態で回転するようになるとともに、差動装置１３の右側のサイドギヤ３２ｂがほぼ無負荷状態となる。このため、左側の車輪の回転力は、左側のサイドギヤ３２ａからディファレンシャルケース３１に殆ど伝達されることなく、右側のサイドギヤ３２ｂ（右側の車軸１０Ｂの第１軸３４）のみを回転させることになる。したがって、このとき左右の車輪の回転は、差動装置１３のディファレンシャルケース３１部分で遮断され、遊星歯車式減速機１２や電動機２には伝達されなくなる。この結果、車輪の回転に電動機２が引きずられて回転することがなくなるのは勿論のこと、ディファレンシャルケース３１や遊星歯車式減速機１２の連れ回りも生じなくなる。

また、上記のクルーズ走行条件から急加速条件に移行し、そのことがコントローラによって判定されると、コントローラが、電動機２を再始動させて現在の車速に合致するように電動機２の回転速度を制御するとともに、Ｈ／Ｌソレノイド８６をオンにし、同ソレノイド８６のライン側ポート９５をバルブ制御ポート９６側に接続して、オイルポンプ７５からの作動液の供給をレギュレータバルブ８４によってライン通路８２側のみに切換える。この後、コントローラがＳＹＮソレノイド８７をオンにして（図５中の上段参照）、同ソレノイド８７のライン側ポート１１６を制御ポート１１７に接続し、給排切換えバルブ８５を図４中の右側に移動させる。これにより、給排切換えバルブ８５は第１給排ポート１０９を接続側ポート１１１に接続するとともに、解除側ポート１１２を第２ドレンポート１０６に接続するようになる。したがって、このとき接続側作動室５７に高圧の作動液がライン通路８２から供給される一方で解除側作動室５６から作動液が排出され、その結果，制御ピストン５０がシンクロ接続方向に作動してシンクロメッシュ機構３７を接続状態にする。なお、このときも制御ピストン５０はディテント機構６２によって確実にシンクロ接続位置に維持される。

こうしてシンクロメッシュ機構３７が接続され、そのことが状態検出スイッチ６８によって検出されると、コントローラがＨ／Ｌソレノイド８６をオフにし、その後にＳＹＮソレノイド８７をつづけてオフにする。こうして、Ｈ／Ｌソレノイド８６とＳＹＮソレノイド８７がともにオフにされると、接続側作動室５７と解除側作動室５６の作動液がドレンされるが、シンクロメッシュ機構３７は一度噛み合い状態にされると、その状態が維持されるため、接続側作動室５７には高圧を作用させ続ける必要はない。このときオイルポンプ７５から吐出された作動液は再び低圧通路８３に供給されるようになる。

また、こうしてシンクロメッシュ機構３７が接続されると、電動機２の駆動力が遊星歯車式減速機１２と差動機構１３を介して左右の車輪に伝達され、内燃機関４と電動機４の動力を併せた加速が行われることになる。

この駆動装置１を採用した車両においては、以上で説明した走行条件以外においもＨ／Ｌソレノイド８６とＳＹＮソレノイド８７の同様のオン・オフ制御によってシンクロメッシュ機構３７の接続と遮断を適宜行うことができ、例えば、車両の減速時に両ソレノイド８６，８７を一度オンにすることによって電動機２による回生発電を行わせることもできる。

以上のように、この駆動装置１においては、右側車輪と差動装置１３を接続する一方の車軸１０Ｂ中にシンクロメッシュ機構３７が設けられ、このシンクロメッシュ機構３７によって右側車輪と差動装置１３の接続を遮断することにより、左右の車輪の回転がディファレンシャルケース３１に伝達されるのを阻止できるようになっているため、車輪を電動機２から切り離して運転する場合に、電動機２だけでなく重量物であるディファレンシャルケース３１や遊星歯車式減速機１２の連れ回りを防止することができる。したがって、この駆動装置１を採用することにより、車輪を電動機２側から切り離して運転する場合における車軸フリクションを大幅に低減し、車両の動力損失を確実に減少させることができる。

また、この駆動装置１においては、一方の車軸１０Ｂの周囲に電動機２が同軸に配置されているため、装置の全体の外径を小さくすることができる。したがって、車両における駆動装置１の占有面積を縮小することができため、車両レイアウトを有利にすることができる。

さらに、この駆動装置１においては、電動機２の駆動力を減速して差動装置１３に伝達する減速機として、リングギヤ２４がハウジング１１の内周面に結合される遊星歯車式減速機１２を採用しているため、車軸１０Ｂ回りの外径を大きくすることなく、電動機２から差動装置１３に伝達される動力を充分に大きく減速することができる。

特に、駆動装置１で採用している遊星歯車式減速機１２の場合、プラネタリギヤ２２を、サンギヤ２１に噛合される大径の第１ギヤ２６とこの第１ギヤ２６よりも小径の第２ギヤ２７を同軸に設けた構造とし、リングギヤ２４を第１ギヤ２６の軸方向側部に配置して第２ギヤ２７に噛合するようにしているため、サンギヤ２１と噛合するプラネタリギヤ２２のギヤ部の径を大きく維持したまま、リングギヤ２４の外径を充分に小さくすることができる。このため、充分に大きな減速比を確保したまま、車軸１０Ｂ回りの外径をより小さくすることができる。

また、この駆動装置１においては、電動機２の動力で作動するオイルポンプ７５をハウジング１１内の電動機２とシンクロメッシュ機構３７の間に配置し、そのオイルポンプ７５で発生した油圧によってシンクロメッシュ機構３７を制御するようになっているため、オイルポンプ７５とシンクロメッシュ機構３７の操作部の間の油路を短くして迅速なシンクロメッシュ機構３７の作動を得ることができる。

また、一方の車輪と差動装置の間で動力接続と遮断を行う断接手段は、シンクロメッシュ機構３７に限らず摩擦クラッチ等の他の機構を採用することも可能であるが、この実施形態のシンロメッシュ機構３７のような噛み合い式断接手段を用いた場合には、動力接続時や遮断時に付与する押圧力は短時間の間一時的に付与するのみで済み、その分エネルギーの損失を低減するうえで有利となる。また、シンロメッシュ機構３７のような噛み合い式断接手段においては、多板クラッチ等に比較して遮断状態での摺動抵抗が少なく、その分動力損失を低減することができる。

さらに、この実施形態の駆動装置１においては、シンクロメッシュ機構３７のシンクロスリーブ４９を操作する略円環状の制御ピストン５０を、車軸１０Ｂやシンクロスリーブ４９と同軸に配置し、その制御ピストン５０に油圧を作用させてシンクロメッシュ機構３７の接続と遮断を行うようになっているため、常に円周方向でバランスした均一な力をシンクロスリーブ４９に作用させて、安定した断接操作を行うことができるという利点がある。

また、この実施形態の場合、制御ピストン５０の進退位置を基にシンクロメッシュ機構３７の断接状態を検出する状態検出スイッチ６８，６９のうちの、接続検出側の状態検出スイッチ６８がハウジング１１の周壁１１ａに斜めに傾斜させて配置されているため、状態検出スイッチ６８がハウジング１１内の軸方向を占有する面積が小さくなり、その分ハウジング１１の軸長の短縮を図ることができるという利点もある。

また、この駆動装置１においては、シンクロメッシュ機構３７の接続が、基本的に、電動機２による車両駆動や回生発電等が行われる電動機２の作動時にのみ為されるように制御ピストン５０が制御されるため、電動機２を作動させない状況での車軸フリクションを低減し、車両運転時におけるエネルギー損失を減少させることができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態においては、この発明にかかる駆動装置を後輪側に採用したが、同様に前輪側に採用することも可能である。

この発明の一実施形態の駆動装置を適用する車両のレイアウトを示す概略構成図。 同実施形態の駆動装置を示す縦断面図。 同実施形態を示す図２の一部を拡大した断面図。 同実施形態を示す油圧回路図。 同実施形態のＳＹＮソレノイドとＨ／Ｌソレノイドの作動状態を記号で示す図。

符号の説明

１…駆動装置
２…電動機
１０Ｂ…車軸
１１…ハウジング
１１ａ…集壁
１２…遊星歯車式減速機（減速機）
１３…差動装置
２１…サンギヤ
２２…プラネタリギヤ
２３…プラネタリキャリア
２４…リングギヤ
２６…第１ギヤ
２７…第２ギヤ
３７…シンクロメッシュ機構（断接手段，油圧式断接手段，噛み合い式断接手段）
５０…制御ピストン（ピストン）
６８…状態検出スイッチ
７５…オイルポンプ

Claims (6)

1. 車輪駆動用の電動機と、
   この電動機の駆動回転を減速する減速機と、
   この減速機の出力を車両左右の車輪に分配する差動装置と、
   を備えた車両の駆動装置において、
   車両左右のいずれか一方の車輪と前記差動装置の間に、動力接続と遮断を行う噛み合い式の断接手段を設け、
   前記断接手段は、車軸と同軸上に配置したピストンに油圧を作用させることによって断接を切換える油圧式断接手段によって構成し、
   前記ピストンの設定変位時に同ピストンと当接して前記断接手段の断接状態を検出する状態検出スイッチを設けるとともに、
   この状態検出スイッチをハウジングの周壁に斜めに傾斜させて設置したことを特徴とする車両の駆動装置。
2. 車両左右のいずれか一方の車輪と前記差動装置を接続する車軸の周囲に前記電動機を配置したことを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動装置。
3. 前記減速機を遊星歯車式減速機によって構成し、
   この遊星歯車式減速機を、車両左右のいずれか一方の車輪と前記差動装置を接続する車軸の外周に配置し、
   前記遊星歯車式減速機のリングギヤを、車体固定のハウジングの内側に結合したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両の駆動装置。
4. 前記遊星歯車式減速機のプラネタリギヤを、サンギヤに噛合される大径の第１ギヤの軸方向側部に小径の第２ギヤが一体に設けられた構成とし、
   前記第２ギヤの外周側に同ギヤと噛合される前記リングギヤを配置したことを特徴とする請求項３に記載の車両の駆動装置。
5. 前記電動機によって駆動されて前記断接手段に作動液を供給するオイルポンプを、前記電動機と前記断接手段の間に配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の駆動装置。
6. 前記断接手段は、前記電動機が作動状態のときに接続状態となり、前記電動機が非作動状態のときに遮断状態となるように制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両の駆動装置。

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