JP7151967B2 - 駆動装置およびそれを備える車両 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置およびそれを備える車両に関する。

近年、自動車等の駆動対象物を、従来のように内燃機関を用いて機械的に駆動するのに代えて、電気的に駆動するための技術が次第に開発されてきている。具体的には、駆動源として電動機を用いるとともに、電動機から取り出した回転を減速する減速機を用いることが考えられる。電動機等を上述の例のように車載用に用いる場合、電動機が内燃機関に比べて静粛であるという利点を活かすために、減速機にも静粛性が求められる。この種の減速機は、例えば特開２０１２－２０７７７８号公報に開示されている。

特開２０１２－２０７７７８号公報に開示される電気自動車用駆動装置としての減速機は、入力軸と、出力軸と、太陽ローラと、環状ローラと、複数個の中間ローラと、ローディングカム装置を備える、いわゆる遊星摩擦式である。特開２０１２－２０７７７８号公報に記載の減速機では、歯車伝動式に代えて、摩擦伝動式を採用することにより、電気自動車等に求められる静粛性を確保できると考えられる。
特開２０１２－２０７７７８号公報

しかしながら、特開２０１２－２０７７７８号公報に記載の減速機では、摩擦伝動に必要とされるローディングカム装置等の機構を含むため、部品点数が多く、構造が複雑で、小型化・軽量化は困難と考えられる。また、特開２０１２－２０７７７８号公報に記載の減速機では、動力の伝達能力にも限界があり、とりわけ低速領域の大トルクを確実に伝達するのには不向きであり、改善の余地があった。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その潜在的な目的は、静粛性と、低速領域の大トルクの伝達性と、を両立することができ、しかも小型化・軽量化を図ることができる、駆動装置を提供することにある。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点においては、以下の構成の駆動装置が提供される。即ち、この駆動装置は、電動機と、小プーリと、伝動軸と、大プーリと、リングと、小歯車と、大歯車とを備える。前記小プーリは、前記電動機の回転軸に同軸上に固定される。前記伝動軸は、前記回転軸と平行に配置される。前記大プーリは、前記伝動軸に同軸上に固定され、前記小プーリよりも径方向の寸法が大きい。前記リングは、円環状であり、前記小プーリおよび前記大プーリに径方向外側から同時に接触可能である。前記小歯車は、前記伝動軸に同軸上に固定される。前記大歯車は、前記回転軸に対して相対回転可能に設けられ、前記小歯車よりも歯数が多く、前記小歯車と噛み合う。軸方向に見たときに、前記リングの中心点が、前記回転軸と前記伝動軸とを結ぶ仮想直線から遠ざかる方向に、前記リングの外周面を押圧する押圧装置をさらに備える。前記押圧装置は、前記リングの前記外周面を押圧する方向に作用する加圧力を発生させる弾性部材を備える。
本発明の他の観点においては、以下の構成の駆動装置が提供される。即ち、駆動装置は、電動機と、前記電動機の回転軸に同軸上に固定された小プーリと、前記回転軸と平行に配置された伝動軸と、前記伝動軸に同軸上に固定され、前記小プーリよりも径方向の寸法が大きい大プーリと、前記小プーリおよび前記大プーリに径方向外側から同時に接触可能な円環状のリングと、前記伝動軸に同軸上に固定された小歯車と、前記回転軸に対して相対回転可能に設けられ、前記小歯車よりも歯数が多く、前記小歯車と噛み合う大歯車と、を備え、軸方向に見たときに、前記リングの中心点が、前記回転軸と前記伝動軸とを結ぶ仮想直線から遠ざかる方向に、前記リングの外周面を押圧する押圧装置をさらに備え、前記押圧装置は、駆動装置の駆動開始時又は制動時にのみ、前記リングの前記外周面を押圧する。
本発明の他の観点においては、以下の構成の駆動装置が提供される。即ち、駆動装置は、電動機と、前記電動機の回転軸に同軸上に固定された小プーリと、前記回転軸と平行に配置された伝動軸と、前記伝動軸に同軸上に固定され、前記小プーリよりも径方向の寸法が大きい大プーリと、前記小プーリおよび前記大プーリに径方向外側から同時に接触可能な円環状のリングと、前記伝動軸に同軸上に固定された小歯車と、前記回転軸に対して相対回転可能に設けられ、前記小歯車よりも歯数が多く、前記小歯車と噛み合う大歯車と、を備え、軸方向に見たときに、前記リングの中心点が、前記回転軸と前記伝動軸とを結ぶ仮想直線から遠ざかる方向に、前記リングの外周面を押圧する押圧装置をさらに備え、前記押圧装置は、軸方向に見たときに、前記リングの中心点を挟む２つの対向する方向のいずれかから選択的に、前記リングの外周面を押圧する。

本発明の観点によれば、静粛性と、低速領域の大トルクの伝達性と、を両立することができ、しかも小型化・軽量化を図ることができる駆動装置が提供される。

図１は、第１実施形態に係る駆動装置の構成を示した正面縦断面図である。 図２は、第２実施形態に係る駆動装置の構成を示した側面一部断面図である。 図３は、第３実施形態に係る駆動装置を一方側からみた側面一部断面図である。 図４は、第３実施形態に係る駆動装置を他方側からみた側面一部断面図である。 図５は、第３実施形態に係る駆動装置を用いて車両を前進方向に発進するときの様子を示す側面一部断面図である。 図６は、第３実施形態に係る駆動装置を用いて車両を後退させるときの様子を示す側面一部断面図である。 図７は、第１実施形態の変形例１に係る小プーリ、大プーリ、およびリングの構成を示す正面断面図である。 図８は、第１実施形態の変形例２に係る小プーリ、大プーリ、およびリングの構成を示す正面断面図である。

以下、本願の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、電動機の回転軸に平行な方向を「軸方向」または「左右方向」と、電動機の回転軸に垂直な方向を「径方向」と、リングの回転方向を「周方向」と、それぞれ称して説明を行う。

＜１．第１実施形態＞
以下では、図１を参照して、第１実施形態に係る駆動装置１０について説明する。図１は、本実施形態に係る駆動装置１０の全体的な構成を示している。本実施形態の駆動装置１０は、車両（図示省略）の１対の車輪を駆動させるために、当該車両に搭載される。車両の１対の車輪の間には、差動装置９０が備えられる。駆動装置１０で発生された回転動力は、当該駆動装置１０で減速された後、差動装置９０の差動入力歯車９１に入力される。差動装置９０は、差動入力歯車９１に入力された動力を、左右１対の車輪のうちの一方の車輪と他方の車輪とに振り分けて伝達することで、一方の車輪と他方の車輪との間の速度差を吸収する。車両は、本実施形態に係る駆動装置１０を備えることにより、幅広い速度領域において、直進走行および旋回走行が可能となっている。

図１に示すように、本実施形態の駆動装置１０は、筐体１１と、電動機１２と、小プーリ１３と、伝動軸１４と、大プーリ１５と、リング１６と、小歯車１７と、大歯車１８とを主として備える。

筐体１１は、電動機１２、小プーリ１３、伝動軸１４、大プーリ１５、リング１６、小歯車１７、および大歯車１８を内部に収容する、中空の部材である。筐体１１は、差動装置９０の筐体９２に接続される。

電動機１２は、駆動対象物としての１対の車輪を回転駆動させるために用いられる駆動源である。本実施形態の電動機１２は、円筒状のステータ（固定子）１２ａの径方向内側にロータ（回転子）１２ｂが配置された、いわゆるインナーロータ型のモータである。電動機１２のステータ１２ａの外周面は、筐体１１の内周面に固定される。ロータ１２ｂの軸心部には、軸方向に延びる回転軸１２ｃが設けられる。電動機１２が駆動されると、ロータ１２ｂが回転し、当該ロータ１２ｂとともに回転軸１２ｃも回転する。すなわち、回転軸１２ｃは、電動機１２の出力軸として機能する。

小プーリ１３は、略円柱状の部材である。小プーリ１３は、回転軸１２ｃの軸方向の中間部に、同軸上に固定される。したがって、小プーリ１３は、回転軸１２ｃと一体となって回転する。

伝動軸１４は、軸状の部材であり、回転軸１２ｃと平行に配置される。伝動軸１４は、ベアリングを介して、筐体１１の内周面に支持される。

大プーリ１５は、略円板状の部材である。小プーリ１３と大プーリ１５とは、同一の軸方向位置に配置される。また、大プーリ１５は、径方向の寸法が、小プーリ１３よりも大きい。大プーリ１５は、伝動軸１４に同軸上に固定される。したがって、大プーリ１５は、伝動軸１４と一体となって回転する。大プーリ１５の外周面は、小プーリ１３の外周面から若干だけ離れている。

リング１６は、小プーリ１３から大プーリ１５へ動力を伝達する、円環状の部材である。リング１６は、小プーリ１３および大プーリ１５の径方向外側に配置される。本実施形態のリング１６は、軸心部を中心として回転可能に支持するための軸受等の構造を有していない。リング１６は、小プーリ１３および大プーリ１５の両方に、径方向外側から同時に接触する。本実施形態では、プーリ１３，１５と、リング１６とは、面接触する。

小歯車１７は、外周に外歯を有する歯車である。小歯車１７は、伝動軸１４に同軸上に固定される。したがって、小歯車１７は、伝動軸１４と一体となって回転する。

大歯車１８は、外周に外歯を有する歯車である。小歯車１７と大歯車１８とは、同一の軸方向位置に配置される。また、大歯車１８は、径方向の寸法が、小歯車１７よりも大きい。大歯車１８の外歯の歯数は、小歯車１７の外歯の歯数よりも多い。大歯車１８は、回転軸１２ｃと同軸上に軸支される。すなわち、大歯車１８は当該回転軸１２ｃに対して相対回転可能に設けられる。大歯車１８の外歯は、小歯車１７の外歯と噛み合う。

上述の差動入力歯車９１は、大歯車１８と同軸に、当該大歯車１８に対して相対回転不能に設けられる。差動入力歯車９１は、大歯車１８と一体となって回転する。

以下では、本実施形態に係る小プーリ１３、大プーリ１５、およびリング１６の構成について、図１を参照してより詳しく説明する。

小プーリ１３は、縮径部１３ａと、１対のガイド部１３ｂとを有する。縮径部１３ａは、回転軸１２ｃと同軸上に設けられる円柱状の部位である。ガイド部１３ｂは、縮径部１３ａの軸方向両側に、当該縮径部１３ａと同軸上に対で設けられる。ガイド部１３ｂは、縮径部１３ａよりも軸方向に薄い円板状である。ガイド部１３ｂは、径方向の寸法が、縮径部１３ａよりも大きい。縮径部１３ａと、１対のガイド部１３ｂとにより、小プーリ１３の全周には、縮径部１３ａの外周面を溝底とした溝が形成される。

大プーリ１５は、縮径部１５ａと、１対のガイド部１５ｂとを有する。縮径部１５ａは、伝動軸１４と同軸上に設けられる円柱状の部位である。ガイド部１５ｂは、縮径部１５ａの軸方向両側に、当該縮径部１５ａと同軸上に対で設けられる。ガイド部１５ｂは、縮径部１５ａよりも軸方向に薄い円板状である。ガイド部１５ｂは、径方向の寸法が、縮径部１５ａよりも大きい。縮径部１５ａと、１対のガイド部１５ｂとにより、大プーリ１５の全周には、縮径部１５ａの外面を溝底とした溝が形成される。

リング１６の軸方向の寸法は、縮径部１３ａ，１５ａの軸方向の寸法と同じか、それよりも僅かに小さい。これにより、リング１６は、小プーリ１３の１対のガイド部１３ｂの間、および、大プーリ１５の１対のガイド部１５ｂの間に、嵌まり込む。こうして、プーリ１３，１５からリング１６が脱落してしまうことが防止される。本実施形態では、後述の第２実施形態および第３実施形態とは異なり、縮径部１３ａ，１５ａの外周面と、リング１６の内周面とが、常に接触した状態とされる。

以上のような構成の駆動装置１０において、電動機１２が駆動されると、回転軸１２ｃが小プーリ１３と一体となって回転する。小プーリ１３が回転（自転）すると、当該小プーリ１３に面接触しているリング１６が、摩擦力によって、周方向に回転する。リング１６が周方向に回転すると、リング１６と面接触している大プーリ１５が、摩擦力によって、回転（自転）する。この際、大プーリ１５の回転数は、小プーリ１３の回転数よりも小さくなる。大プーリ１５が回転すると、これと一体となって、伝動軸１４および小歯車１７が回転する。小歯車１７が回転すると、これと噛み合う大歯車１８も回転する。この際、大歯車１８の回転数は、小歯車１７の回転数よりも小さくなる。こうして、大歯車１８および差動入力歯車９１が、回転軸１２ｃの回転数よりも小さい、減速後の回転数で回転する。

このように、駆動装置１０においては、電動機１２からの動力が、前段の高速領域で摩擦伝動により減速されて、後段の低速領域で歯車伝動によりさらに減速されて、差動入力歯車９１へと入力される。これにより、車両の高速走行時等に生じやすい騒音および振動ならびに加減速時に生じやすい異音を摩擦伝動によって少なく抑えつつ、低速領域の大トルクを歯車伝動によって確実に差動入力歯車９１に伝達することができる。よって、駆動装置１０を搭載した車両において、静粛でパワフルな走行が可能となる。別の言い方をすれば、従来は困難であった、静粛性と、低速大トルクの伝達性と、の両立を実現することができる。また、例えば歯車１７，１８をハスバ歯車とすることによって、駆動装置１０の静粛性の効果をさらに向上することもできる。

＜２．第２実施形態＞
以下では、図２を参照して、第２実施形態に係る駆動装置２０について説明する。図２は、本実施形態に係る駆動装置２０の構成の一部を、軸方向に見たときの様子を示している。なお、以下の説明においては、第１実施形態で示したのと同様の構成・機能の部材については、同一の符号を付し、重複説明を省略する。以降の実施形態および変形例の説明においても、同様とする。

本実施形態の駆動装置２０は、第１実施形態に係る駆動装置１０が備える要素に加えて、押圧装置３０をさらに備える点において、第１実施形態に係る駆動装置１０とは主として異なっている。

駆動装置２０は、リング１６の径方向外側に、押圧装置３０を備える。押圧装置３０は支点軸３１と、アーム３２と、ローラ３３と、ステー３４と、弾性部材３５とを有する。

支点軸３１は、左右方向に延びる軸状の部材である。支点軸３１は、筐体１１内に固定的に設けられる。アーム３２は、棒状の部材であり、長手方向の中途部が支点軸３１に回動可能に支持される。アーム３２の一端部から中間部にかけては、筐体１１内に収容される。アーム３２の他端部は、筐体１１外に配置される。別の言い方をすれば、アーム３２は筐体１１の壁部を貫通している。

ローラ３３は、軸線が左右方向に延びる円柱状の部材であり、アーム３２の一端部に回転自在に支持される。ローラ３３は、アーム３２が回動することにより、リング１６の外周面に接触および離間可能となっている。

ステー３４は、板状の部材であり、筐体１１の外壁面に固定される。ステー３４の板面は、アーム３２の他端部の板面と対向して配置される。弾性部材３５は、ステー３４の板面と、アーム３２の他端部の板面と、の間に、介在する。弾性部材３５としては、公知の様々な部材を採用し得るが、本実施形態では、金属線を螺旋状に巻いた圧縮バネとしている。弾性部材３５で発生される加圧力により、アーム３２が付勢され、ひいてはローラ３３がリング１６に近づく側に付勢される。これにより、ローラ３３がリング１６の外周面を押圧する。

本実施形態のアーム３２回動は、車両に搭載される操作具（図示省略）の操作と連動する。車両に搭乗したドライバーがこの操作具を操作することにより、ローラ３３がリング１６の外周面を押圧している状態、または、ローラ３３がリング１６の外周面から離れた状態、のいずれかの状態に適宜に切り替えられる。

本実施形態では、ローラ３３がリング１６の外周面から離れた状態のとき、軸方向に見たときに、リング１６の中心点が、回転軸１２ｃの中心点と伝動軸１４の中心点とを結ぶ仮想直線Ｌ上に略重なった状態となる。この際、小プーリ１３の外周面、および大プーリ１５の外周面のうちの少なくとも何れかが、リング１６の内周面に接触しない状態となる。

一方、ローラ３３がリング１６の外周面を押圧している状態のとき、軸方向に見たときに、リング１６は、その中心点が仮想直線Ｌから離れる方向に押される。これにより、プーリ１３，１５の外周面が同時に、リング１６の内周面に接触し、押し付けられる。

以上のような構成の駆動装置２０において、駆動対象物としての車両を発進（始動）する際には、上述の操作具の操作により、ローラ３３がリング１６の外周面を押圧している状態とされる。この状態で、電動機１２が駆動されると、回転軸１２ｃおよび小プーリ１３が一体的に回転する。小プーリ１３が回転すると、当該小プーリ１３に押し付けられているリング１６が、摩擦力によって、周方向に回転する。リング１６が周方向に回転すると、リング１６に押し付けられている大プーリ１５が、摩擦力によって、回転する。この際、大プーリ１５の回転数は、小プーリ１３の回転数よりも小さくなる。こうして、減速後の大プーリ１５の回転は、後段の歯車伝動でさらに減速されて、差動入力歯車９１に入力される。

車両が発進された後、持続的に走行する状態になると、上述の操作具の操作により、ローラ３３がリング１６の外周面から離間した状態とされる。斯かる場合、リング１６には、小プーリ１３から受ける回転力、および、大プーリ１５から受ける反力が掛かるため、軸方向に見たときに、リング１６の中心点が上述の仮想直線Ｌから遠ざかる方向に移動する。別の言い方をすれば、プーリ１３，１５の外周面に対してリング１６の内周面が狭くなる方向に変位することによって、くさび効果が発揮される。くさび効果でプーリ１３，１５とリング１６との各接触面に押圧力が働く。この押圧力は、上述のリング１６が小プーリ１３から受ける回転力、および、大プーリ１５から受ける反力に比例した大きさの摩擦力となる。その結果、電動機１２の回転を差動装置９０に確実に伝達することができる。ここで、リング１６が小プーリ１３から受ける回転力を黒塗り矢印で、リング１６が大プーリ１５から受ける反力を白抜き矢印で、それぞれ図２中に示している。図２中の細い矢印は、それぞれの部材の回転方向を示している。すなわち、車両が継続的に一方向に走行している間は、ローラ３３がリング１６を押圧しなくなっても、プーリ１３，１５とリング１６との接触状態が、動力を伝達可能な状態に自然に保たれる。

また、走行中の車両を制動するために、オペレータがブレーキ操作を行うと、リング１６には、小プーリ１３から受ける反力、および、惰性で回転しようとする大プーリ１５から受ける回転力が、掛かる。これらの力の方向は、図２中に黒塗り矢印および白抜き矢印で示した方向とは反対方向となる。これにより、図２においてリング１６が浮き上がる。そうすると、リング１６の中心点が、プーリ１３，１５の中心点同士を結ぶ仮想直線Ｌに近づく方向に移動して、リング１６とプーリ１３，１５との接触が解消される。これにより、車両の１対の車輪と電動機１２とが縁切りされた状態となる。要は、プーリ１３，１５およびリング１６がなす構造が、いわゆるワンウェイクラッチとして機能する。その結果、電動機１２の前進方向の動力が車輪に伝達されなくなり、車輪を速やかに制動（停止）することができる。

以上に示したように、本実施形態に係る駆動装置２０が備える押圧装置３０は、軸方向に見たときに、リング１６の中心点が、回転軸１２ｃと伝動軸１４とを結ぶ仮想直線Ｌから遠ざかる方向に、リング１６の外周面を押圧する。これにより、リング１６が軸方向に垂直な仮想平面内で移動し、小プーリ１３と大プーリ１５が同時に、リング１６に接触した状態となる。その結果、小プーリ１３からリング１６へ、リング１６から大プーリ１５への摩擦伝動が可能な状態となる。

また、本実施形態においては、押圧装置３０は、リング１６の外周面を押圧する方向に作用する加圧力を発生させる弾性部材３５を有する。これにより、弾性部材３５の加圧力を利用して、リング１６の外周面を押圧することができる。また、用いる弾性部材３５を適宜に選択することで、加圧力の大きさを調整することができる。さらに、ローラ３３がリング１６に接触したときに、リング１６の回転による振動が押圧装置３０に伝達されても、当該振動を弾性部材３５の変形により吸収することができる。

また、本実施形態においては、押圧装置３０はローラ３３を有する。これにより、リング１６の外周面を、ローラ３３を介して押圧することができる。したがって、リング１６とローラ３３との接触抵抗を小さくすることができる。また、リング１６にローラ３３を押し当てている間も、リング１６の回転が阻害されない。さらに、リング１６にローラ３３を静かに押し当てることができ、駆動装置２０の静音特性を向上できる。

また、本実施形態に係る駆動装置２０においては、押圧装置３０は、一方向からリング１６の外周面を押圧する。これにより、駆動装置２０を車両の走行用に用いた場合に、車両の発進時の瞬間的な車輪のスリップによって、リング１６が意図した方向とは反対方向に転がってしまうことを防ぐことができ、精度よく動力を伝達することができる。

また、本実施形態に係る駆動装置２０においては、押圧装置３０は、駆動装置２０の駆動開始時にのみ、リング１６の押圧面を押圧する。これにより、駆動開始時に、小プーリ１３および大プーリ１５と、リング１６と、を接触させて、摩擦伝動開始のための予圧を与えることができる。駆動開始後は、リング１６に掛かる小プーリ１３からの回転力の大きさ、およびリング１６が大プーリ１５から受ける反力の大きさに比例した大きさの力で、リング１６が径方向外側から小プーリ１３および大プーリ１５を挟み込む。すなわち、浮遊状態のリング１６が、プーリ１３，１５の外周面に対してリング１６の内周面が狭くなる方向に変位することにより、リング１６とプーリ１３，１５との間の摩擦力が増大する。このように、必要な時だけ、リング１６の外周面を押圧することにより、押圧装置３０のローラ３３がリング１６の抵抗となることを抑制できる。

＜３．第３実施形態＞
以下では、図３から図６までを参照して、第３実施形態に係る駆動装置４０について説明する。図３は、本実施形態に係る駆動装置４０の構成の一部を、軸方向の一方側から見たときの様子を示している。図４は、駆動装置４０の構成の一部を、軸方向の他方側から見たときの様子を示している。図５は、駆動装置４０を搭載した車両を前進方向に発進するときの様子を示している。図６は、駆動装置４０を搭載した車両を後進方向に発進するときの様子を示している。

本実施形態の駆動装置４０は、第１実施形態に係る駆動装置１０が備える要素に加えて、押圧装置５０をさらに備える点において、第１実施形態に係る駆動装置１０とは主として異なっている。

図３および図４に示すように、押圧装置５０は、支点軸５１と、アーム５２と、第１ローラ５３と、第２ローラ５４と、レバー５６と、第１軸部材５７と、第２軸部材５８と、弾性部材５９とを有する。

支点軸５１は、左右方向に延びる軸状の部材である。支点軸５１は、筐体１１内に固定的に設けられる。アーム５２は、軸方向に対して垂直な方向（前後方向）に延びる板状の部材である。アームの板面は、軸方向に対して垂直な状態に配置される。アーム５２は、長手方向の中央部が支点軸５１によって支持されることにより、軸方向に見たときに、時計まわりおよび反時計まわりに回動可能となっている。アーム５２は筐体１１内に収容される。

第１ローラ５３は、アーム５２の一端部に、左右方向に延びる軸線を中心にして回転自在に支持される。第１ローラ５３は、リング１６の外周面に接触および離間可能に設けられる。第２ローラ５４は、アーム５２の他端部に、左右方向に延びる軸線を中心にして回転自在に支持される。第２ローラ５４は、リング１６の外周面に接触および離間可能に設けられる。軸方向に見たときに、第１ローラ５３がリング１６に接触する接触点と、第２ローラ５４がリング１６に接触する接触点とは、リング１６の中心点を挟んで反対側である。

レバー５６は、軸方向に対して垂直な方向（前後方向）に延びる、棒状の部材である。レバー５６は、筐体１１を前後方向に貫通している。レバー５６は、車両を運転操作するドライバーによる上述の操作具の操作に応じて、前後方向にスライド可能である。レバー５６は、複数の突出部５５を有する。各突出部５５は、レバー５６の長手方向の中間部から、大プーリ１５が配置される側に向かって延びている。本実施形態のレバー５６は、２箇所の突出部５５を有する。２箇所の突出部５５は、軸方向に見たときに、小プーリ１３を挟んで互いに反対側に配置される。

第１軸部材５７は、第１ローラ５３に近い側の突出部５５から左右方向に延びる、軸状の部材である。第２軸部材５８は、第２ローラ５４に近い側の突出部５５から左右方向に延びる、軸状の部材である。

弾性部材５９は、第１ローラ５３および第２ローラ５４のうちのいずれか一方をリング１６の外周面に押圧する加圧力を発生させる部材である。弾性部材５９は、金属板等の、弾性変形可能な板状の部材を折り曲げて形成される。詳細には、図４に示すように、本実施形態の弾性部材５９は、矩形状の金属板の長手方向の両端部をそれぞれ、同じ側に垂直に折り曲げて形成された折曲部５９ａ，５９ｂを有する。折曲部５９ａ，５９ｂのうちの一方である折曲部５９ａには、内面側から第１軸部材５７が接触可能である。折曲部５９ａ，５９ｂのうちの他方である折曲部５９ｂには、内面側から第２軸部材５８が接触可能である。

図４には、車両の定常時における押圧装置５０の様子を示してある。図４の状態において、第１軸部材５７および第２軸部材５８の両方が同時に、弾性部材５９の折曲部５９ａ，５９ｂに内側から接触している。この場合、弾性部材５９は加圧力を発生させておらず、第１ローラ５３および第２ローラ５４のいずれもが、リング１６の外周面に押圧されていない状態となっている。別の言い方をすれば、アーム５２の長手方向が前後方向に平行に保持され、軸方向に見たときに、リング１６の中心点が仮想直線Ｌ上に略重なった状態が維持される。そのため、プーリ１３，１５はリング１６に押し付けられていないので、小プーリ１３からリング１６へ、リング１６から大プーリ１５への摩擦伝動は生じない。

一方、車両が前進方向に発進されるときには、オペレータによる上述の操作具の操作に応じて、レバー５６が図４の状態から紙面左側へとスライドされて、図５の状態となる。これにより、弾性部材５９の折曲部５９ａが第１軸部材５７によって外側へと押されて、弾性部材５９が弾性変形し、アーム５２を図４および図５の紙面反時計まわりに回動させる加圧力が発生する。これに伴い、第１ローラ５３がリング１６の外周面に押し当てられて、軸方向に見たときに、リング１６の中心点が、仮想直線Ｌよりも第２ローラ５４寄りへと移動する。これにより、リング１６がプーリ１３，１５に押し付けられた状態となる。この状態で、車両を前進方向に発進させるために電動機１２が駆動され、回転軸１２ｃが図５の紙面時計まわりに回転されると、これと一体的に小プーリ１３が図５の紙面時計まわりに回転する。そうすると、小プーリ１３とリング１６との間の摩擦力により、リング１６が図５の紙面時計まわりに回転する。リング１６がこのように周方向に回転すると、リング１６と大プーリ１５との間の摩擦力により、大プーリ１５が図５の紙面時計まわりに回転する。

車両が前進方向に発進された後、持続的に走行する状態となると、上述の操作具の操作により、第１ローラ５３および第２ローラ５４の両方がリング１６から離間した状態とされる。すなわち、アーム５２は、図５の状態から図４の状態に戻る。斯かる場合、リング１６には、小プーリ１３から受ける回転力、および大プーリ１５から受ける反力が掛かるため、軸方向に見たときに、リング１６は、その中心点が上述の仮想直線Ｌに近づく方向には移動しない。ここで、リング１６がプーリ１３から受ける回転力を黒塗り矢印で、リング１６が大プーリ１５から受ける反力を白抜き矢印で、それぞれ図５中に示している。図５中の細い矢印は、それぞれの部材の回転方向またはスライド方向を示している。すなわち、一旦摩擦伝動が開始されたら、車両が継続的に同一の方向に走行（前進）している限り、ローラ５３がリング１６を押圧しなくなっても、プーリ１３，１５とリング１６とが押圧による接触状態を自然に保つので、摩擦伝動が継続して進行する。

車両が前進方向に持続的に走行された後、制動させるためにブレーキの操作が行われると、電動機１２の回転軸１２ｃの回転が減速されて、リング１６は、小プーリ１３からの反力を受ける。また、リング１６には、慣性で回転しようとする大プーリ１５の回転力が掛かる。これにより、軸方向に見たときに、リング１６は、その中心点が仮想直線Ｌに近づく方向に移動する。これにより、プーリ１３，１５とリング１６との接触状態が解消される。別の言い方をすれば、小プーリ１３からリング１６へ、リング１６から大プーリ１５への摩擦伝動が行われない、中立状態となる。これにより、車両が抵抗の少ない慣性走行に速やかに移行される。

他方、車両が後進方向に発進（後退）されるときには、オペレータによる上述の操作具の操作に応じて、レバー５６が図４の状態から紙面右側へとスライドされて、図６の状態となる。これにより、弾性部材５９の折曲部５９ｂが第２軸部材５８によって外側へと押されて、弾性部材５９が弾性変形し、アーム５２を図４および図６の紙面時計まわりに回動させる加圧力が発生する。これに伴い、第２ローラ５４がリング１６の外周面に押し当てられて、軸方向に見たときに、リング１６の中心点が、仮想直線Ｌよりも第１ローラ５３寄りへと移動する。これにより、リング１６がプーリ１３，１５に押し付けられた状態となる。この状態で、車両を後進方向に発進させるために電動機１２が駆動され、回転軸１２ｃが図６の反時計まわりに回転されると、これと一体的に小プーリ１３が図６の紙面反時計まわりに回転する。そうすると、小プーリ１３とリング１６との間の摩擦力により、リング１６が図６の紙面反時計まわりに回転する。リング１６がこのように周方向に回転すると、リング１６と大プーリ１５との間の摩擦力により、大プーリ１５が図６の紙面反時計まわりに回転する。

上述と同様の力の作用関係により、一旦摩擦伝動が開始されたら、車両が継続的に同一の方向に走行（後進）している限り、ローラ５４がリング１６を押圧しなくなっても、プーリ１３，１５とリング１６とが押圧による接触状態を自然に保つので、摩擦伝動が継続して進行する。また、車両を制動させる場合には、プーリ１３，１５とリング１６との接触状態が自然に解消され、プーリ１３，１５およびリング１６が摩擦伝動不能の状態とされ、車両が慣性走行に速やかに移行する。

車両が前進方向に走行している状態から、ブレーキの操作が行われて制動される場合には、プーリ１３，１５およびリング１６は図５に示した回転方向に回転したままの状態で、オペレータによる上述の操作具の操作に応じて、レバー５６が図５の状態から紙面右側へとスライドされる。そうすると、リング１６には、図６に示した黒塗り矢印と白抜き矢印の方向の力が掛かる。これにより、リング１６の中心点が仮想直線Ｌから遠ざかる方向に変位する。その結果、電動機１２を発電機として機能させることが可能となる。

以上に示したように、本実施形態の駆動装置４０においては、押圧装置５０は、軸方向に見たときに、リング１６の中心点を挟む２つの対向する方向のいずれかから選択的に、リング１６の外周面を押圧する。これにより、例えば本実施形態のように駆動装置４０を車両の走行用に用いた場合に、車両の前方への発進時には１の方向からリング１６の外周面を押圧し、車両の後方への後退時には他の１の方向からリング１６の外周面を押圧することにより、車両の発進時にも後退時にも、滑らかに、かつ力強く走行を開始させることができる。

＜４．変形例１＞
以下では、第１実施形態の変形例１に係る駆動装置６０について、図７を参照して説明する。図７は、本変形例に係る小プーリ６３、大プーリ６５、およびリング６６の詳細な構成を示している。以下では、第１実施形態の構成・機能と異なる点について主として説明し、重複説明を省略する。

本変形例の駆動装置６０は、小プーリ１３の代わりに、小プーリ６３を備える。本変形例の小プーリ６３は、第１実施形態に係る縮径部１３ａと、１対のガイド部１３ｂとに代えて、縮径部６３ａと、１対のガイド部６３ｂと、１対のテーパ部６３ｃとを有する。縮径部６３ａは、回転軸１２ｃと同軸上に設けられる円柱状の部位である。ガイド部６２ｂは、縮径部６３ａの軸方向両側に、当該縮径部６３ａと同軸上に対で設けられる。ガイド部６３ｂは、縮径部６３ａよりも軸方向に薄い円板状である。ガイド部６３ｂは、径方向の寸法が、縮径部６３ａよりも大きい。

テーパ部６３ｃは、縮径部６３ａの軸方向両側に、当該縮径部６３ａと同軸上に対で設けられる。テーパ部６３ｃは、縮径部６３ａとガイド部６３ｂとの間に介在する、円環状の傾斜面である。テーパ部６３ｃは、縮径部６３ａから軸方向に離れるにつれて径方向外側に徐々に広がる。縮径部６３ａと、１対のテーパ部６３ｃとにより、小プーリ６３の全周には、縮径部６３ａの外周面を溝底とし、かつ、径方向において当該溝底に向かうにつれて徐々に狭くなる、概ねＶ字状の溝が形成される。

本変形例の駆動装置６０は、大プーリ１５の代わりに、大プーリ６５を備える。本変形例の大プーリ６５は、第１実施形態に係る縮径部１５ａと、１対のガイド部１５ｂとに代えて、縮径部６５ａと、１対のガイド部６５ｂと、１対のテーパ部６５ｃとを有する。縮径部６５ａは、伝動軸１４と同軸上に設けられる円柱状の部位である。ガイド部６５ｂは、縮径部６５ａの軸方向両側に、当該縮径部６５ａと同軸上に対で設けられる。ガイド部６５ｂは、縮径部６５ａよりも軸方向に薄い円板状である。ガイド部６５ｂは、径方向の寸法が、縮径部６５ａよりも大きい。

テーパ部６５ｃは、縮径部６５ａの軸方向両側に、当該縮径部６５ａと同軸上に対で設けられる。テーパ部６５ｃは、縮径部６５ａとガイド部６５ｂとの間に介在する、円環状の傾斜面である。テーパ部６５ｃは、縮径部６５ａから軸方向に離れるにつれて径方向外側に徐々に広がる。縮径部６５ａと、１対のテーパ部６５ｃとにより、大プーリ６５の全周には、縮径部６５ａの外周面を溝底とし、かつ、径方向において当該溝底に向かうにつれて徐々に狭くなる、概ねＶ字状の溝が形成される。

本変形例に係る駆動装置６０は、第１実施形態に係るリング１６に代えて、リング６６を備える。リング６６は、軸方向に所定の厚みを有する円環状である。リング６６の内周面の厚みは、縮径部６３ａ，６５ａの厚みと同じか、それよりも僅かに小さい。本変形例のリング６６は、内周面の軸方向の両端の縁に、１対の傾斜面６６ａを有する。径方向に見たときに、傾斜面６６ａが軸方向に対してなす角度は、テーパ部６３ｃ，６５ｃが軸方向に対してなす角度と、略同じとなっている。別の言い方をすれば、テーパ部６３ｃと、傾斜面６６ａとは、面接触可能な傾斜角度とされる。

図７に示すように、リング６６の内周部は、小プーリ６３の１対のガイド部６３ｂの間、および、大プーリ６５の１対のガイド部６５ｂの間に、嵌まり込む。すなわち、プーリ６３，６５の上述の概ねＶ字状の溝に、リング６６の内周部が、いわゆるくさび効果によって嵌まり込む。具体的には、回転軸１２ｃの回転力に応じた力で、リング６６の傾斜面６６ａがプーリ６３，６５のテーパ部６３ｃ，６５ｃに押し付けられる。別の言い方をすれば、回転軸１２ｃの回転力が大きくなるほど強い力で、プーリ６３，６５が同時に、リング６６によって径方向外側から挟み込まれる。

以上に示したように、本実施形態に係る駆動装置６０では、小プーリ６３からリング６６へ、リング６６から大プーリ６５へと動力が伝達される際に、対をなすテーパ部６３ｃ（６５ｃ）の間に、リング６６が嵌まり、テーパ部６３ｃ，６５ｃと傾斜面６６ａとが接触する。これにより、リング６６の脱落が防止できる。また、摩擦伝動時にくさび効果によって大きな摩擦力を発生させることができ、動力を確実に後段へと伝達することができる。

＜５．変形例２＞
以下では、第１実施形態の変形例２に係る駆動装置７０について、図８を参照して説明する。図８は、本変形例に係る小プーリ７３、大プーリ７５、およびリング７６の詳細な構成を示している。以下では、第１実施形態の構成・機能と異なる点について主として説明し、重複説明を省略する。

本変形例の駆動装置７０は、小プーリ１３の代わりに、小プーリ７３を備える。本変形例の小プーリ７３は、略円柱状である。小プーリ７３は、回転軸１２ｃの軸方向の中間部に、同軸上に固定される。小プーリ７３は、外周面に凹部７３ａを有する。この凹部７３ａは、小プーリ７３の外周面の「凹凸形状」の実施の一形態である。小プーリ７３の外周面の凹部７３ａは、径方向に見たときに、軸方向の中央部が最も回転軸１２ｃに近くなる凹状である。

また、本変形例の駆動装置７０は、大プーリ１５の代わりに、大プーリ７５を備える。本変形例の大プーリ７５は、略円板状である。大プーリ７５は、伝動軸１４に同軸上に固定される。大プーリ７５は、外周面に凹部７５ａを有する。この凹部７５ａは、大プーリ７５の外周面の「凹凸形状」の実施の一形態である。大プーリ７５の外周面の凹部７５ａは、小プーリ７３の外周面の凹部７３ａと同様の形状である。

さらに、本変形例の駆動装置７０は、リング１６の代わりに、リング７６を備える。リング７６は、軸方向に所定の厚みを有する円環状である。リング７６は、内周面に凸部７６ａを有する。この凸部７６ａは、リング７６の内周面の「対応凹凸形状」の実施の一形態である。リング７６の凸部７６ａは、プーリ７３，７５の凹部７３ａ，７５ａに対応する形状を有する。具体的には、駆動装置７０において、各部材が組み付けられたとき、リング７６の凸部７６ａと、プーリ７３，７５の凹部７３ａ，７５ａとが、面接触する。

以上に示したように、本実施形態に係る駆動装置７０では、小プーリ７３および大プーリ７５のそれぞれは、外周面に凹部７３ａ，７５ａ（凹凸形状）を有する。また、リング７６の内周面は、上記の凹凸形状に面接触する凸部７６ａ（対応凹凸形状）を有する。これにより、小プーリ７３からリング７６へ、リング７６から大プーリ７５へと動力が伝達される際に、小プーリ７３と大プーリ７５との接触面積を広くすることができる。よって、摩擦伝動時に大きな摩擦力を発生させることができ、動力を精度よく後段へと伝達することができる。また、別途、第１実施形態に係るガイド部１３ｂのようなリング７６の脱落防止のための部位・部材を用いることなく、プーリ７３，７５の外周面の形状のみでリング７６の脱落を防止できる。

また、本実施形態に係る駆動装置７０では、小プーリ７３からリング７６へ、リング７６から大プーリ７５へと動力が伝達される際に、小プーリ７３および大プーリ７５の外周面の凹部７３ａ，７５ａに、リング７６の内周面の凸部７６ａが嵌まる。よって、摩擦伝動時の摩擦損失が少なくなり、大きな摩擦力を発生させることができる。その結果、動力を精度よく後段へと伝達することができる。

＜６．その他の変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

上記の実施形態では、電動機１２はインナーロータ型のモータとした。しかしながら、必ずしもこれには限らず、例えば上記に代えて、電動機１２をアウターロータ型のモータとしてもよい。あるいは、電動機１２を、アキシャルギャップ型のモータとしてもよい。その場合、電動機１２をより薄型化することができ、しかも、低速領域においてとりわけ効率のよい駆動を実現することができる。

上記の実施形態では、回転軸１２ｃの回転を、摩擦伝動および歯車伝動しながら減速して、駆動対象物としての差動装置９０に入力していた。しかしながら、これに代えて、差動装置９０が搭載される車輪の回転を、大歯車１８の回転として、駆動装置１０に入力し、大歯車１８から小歯車１７へ、小歯車１７から大プーリ１５へ、大プーリ１５から小プーリ１３へ、小プーリ１３から回転軸１２ｃへと、増速させながら伝達し、電動機１２で発電を行うものとしてもよい。発電した電力は、例えば駆動対象物に搭載されるバッテリーに充電し、必要に応じて駆動対象物の駆動に用いてもよい。

上記の実施形態では、アーム３２またはレバー５６は、車両に搭乗したドライバーによって操作される操作具に応じて動いていたが、これには限られない。例えばこれに代えて、アーム３２またはレバー５６が、無線通信端末からの信号により動作されてもよい。

上記の変形例２では、大小のプーリ７３，７５の外周面に凹部７５ａが形成され、リング７６の内周面に凸部７６ａが形成されていたが、これに限らない。例えば上記に代えて、大小のプーリの外周面に凸部が形成され、リングの内周面に凹部が形成されていてもよい。あるいは、大小のプーリの外周面、およびリングの内周面のそれぞれに、凹部と凸部とが混在していてもよい。

上記の実施形態では、駆動装置１０等は、車両の車輪を回転駆動するために用いられていたが、これには限られない。例えば上記に代えて、駆動装置を、車両のクローラ等の他の走行装置を駆動するために用いてもよいし、あるいは、ドライヤー、扇風機、洗濯機等の家電製品を駆動するために用いてもよい。

また、駆動装置１０等の細部の構成、例えば歯車の数等については、本願の各図に示されたものと異なっていてもよい。また、上記の実施形態または変形例に登場した各要素を、矛盾がない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本願は、駆動装置およびそれを備える車両に利用できる。

１０ 駆動装置
１１ 筐体
１２ 電動機
１２ｃ 回転軸
１３ 小プーリ
１３ａ 縮径部
１３ｂ ガイド部
１４ 伝動軸
１５ 大プーリ
１６ リング
１７ 小歯車
１８ 大歯車
９０ 差動装置
９１ 差動入力歯車

Claims (13)

1. 電動機と、
   前記電動機の回転軸に同軸上に固定された小プーリと、
   前記回転軸と平行に配置された伝動軸と、
   前記伝動軸に同軸上に固定され、前記小プーリよりも径方向の寸法が大きい大プーリと、
   前記小プーリおよび前記大プーリに径方向外側から同時に接触可能な円環状のリングと、
   前記伝動軸に同軸上に固定された小歯車と、
   前記回転軸に対して相対回転可能に設けられ、前記小歯車よりも歯数が多く、前記小歯車と噛み合う大歯車と、
   を備え、
   軸方向に見たときに、前記リングの中心点が、前記回転軸と前記伝動軸とを結ぶ仮想直線から遠ざかる方向に、前記リングの外周面を押圧する押圧装置
   をさらに備え、
   前記押圧装置は、前記リングの前記外周面を押圧する方向に作用する加圧力を発生させる弾性部材を備える、
   駆動装置。
2. 請求項１に記載の駆動装置であって、
   前記押圧装置は、前記駆動装置の駆動開始時にのみ、前記リングの前記外周面を押圧する、駆動装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の駆動装置であって、
   前記押圧装置は、軸方向に見たときに、前記リングの中心点を挟む２つの対向する方向のいずれかから選択的に、前記リングの外周面を押圧する、駆動装置。
4. 電動機と、
   前記電動機の回転軸に同軸上に固定された小プーリと、
   前記回転軸と平行に配置された伝動軸と、
   前記伝動軸に同軸上に固定され、前記小プーリよりも径方向の寸法が大きい大プーリと、
   前記小プーリおよび前記大プーリに径方向外側から同時に接触可能な円環状のリングと、
   前記伝動軸に同軸上に固定された小歯車と、
   前記回転軸に対して相対回転可能に設けられ、前記小歯車よりも歯数が多く、前記小歯車と噛み合う大歯車と、
   を備え、
   軸方向に見たときに、前記リングの中心点が、前記回転軸と前記伝動軸とを結ぶ仮想直線から遠ざかる方向に、前記リングの外周面を押圧する押圧装置
   をさらに備え、
   前記押圧装置は、駆動装置の駆動開始時又は制動時にのみ、前記リングの前記外周面を押圧する、駆動装置。
5. 請求項４に記載の駆動装置であって、
   前記押圧装置は、軸方向に見たときに、前記リングの中心点を挟む２つの対向する方向のいずれかから選択的に、前記リングの外周面を押圧する、駆動装置。
6. 電動機と、
   前記電動機の回転軸に同軸上に固定された小プーリと、
   前記回転軸と平行に配置された伝動軸と、
   前記伝動軸に同軸上に固定され、前記小プーリよりも径方向の寸法が大きい大プーリと、
   前記小プーリおよび前記大プーリに径方向外側から同時に接触可能な円環状のリングと、
   前記伝動軸に同軸上に固定された小歯車と、
   前記回転軸に対して相対回転可能に設けられ、前記小歯車よりも歯数が多く、前記小歯車と噛み合う大歯車と、
   を備え、
   軸方向に見たときに、前記リングの中心点が、前記回転軸と前記伝動軸とを結ぶ仮想直線から遠ざかる方向に、前記リングの外周面を押圧する押圧装置
   をさらに備え、
   前記押圧装置は、軸方向に見たときに、前記リングの中心点を挟む２つの対向する方向のいずれかから選択的に、前記リングの外周面を押圧する、駆動装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の駆動装置であって、
   前記小プーリおよび前記大プーリのそれぞれは、
   前記回転軸または前記伝動軸と同軸上に設けられる円柱状の縮径部と、
   前記縮径部の軸方向両側に同軸上に対で設けられ、前記縮径部よりも径方向の寸法が大きい円板状のガイド部と、
   を有し、
   前記小プーリおよび前記大プーリの前記縮径部と、前記リングの内周面とが、面接触可能である、駆動装置。
8. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の駆動装置であって、
   前記小プーリおよび前記大プーリのそれぞれは、
   前記回転軸または前記伝動軸と同軸上に設けられる円柱状の縮径部と、
   前記縮径部の軸方向両側に同軸上に対で設けられ、前記縮径部から離れるにつれて径方向外側に広がるテーパ部と、
   を有し、
   前記リングは、
   内周面の軸方向の両端の縁が角取された状態の１対の傾斜面
   を有し、
   前記テーパ面と、前記傾斜面とが、接触可能である、駆動装置。
9. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の駆動装置であって、
   前記小プーリおよび前記大プーリのそれぞれは、外周面に凹部または凸部の少なくともいずれかを含む凹凸形状を有し、
   前記リングの内周面は、前記小プーリおよび前記大プーリの前記凹凸形状に対応する対応凹凸形状を有し、
   前記凹凸形状と、前記対応凹凸形状とが、面接触可能である、駆動装置。
10. 請求項９に記載の駆動装置であって、
    前記小プーリの前記凹凸形状は、軸方向に垂直な方向に見たときに、軸方向の中央部が最も前記回転軸に近くなる凹状であり、
    前記大プーリの前記凹凸形状は、軸方向に垂直な方向に見たときに、軸方向の中央部が最も前記伝動軸に近くなる凹状であり、
    前記リングの前記対応凹凸形状は、軸方向に垂直な方向に見たときに、軸方向の中央部が最も径方向内側に膨らむ凸状である、駆動装置。
11. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の駆動装置であって、
    前記押圧装置は、
    前記リングの前記外周面に接触可能な、回転可能なローラ
    を有する、駆動装置。
12. 請求項１から請求項３までのいずれか１項、又は請求項１１に記載の駆動装置であって、
    前記押圧装置は、一方向から前記リングの前記外周面を押圧する、駆動装置。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の駆動装置と、
    前記駆動装置の前記大歯車からの動力が入力される差動装置と、
    前記差動装置からの動力により回転する１対の車輪と、
    を備える車両。

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