CN102483135B - 车辆用马达驱动装置以及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够防止从车轮侧开始旋转、并且能够迅速地进行变速切换的车辆用马达驱动装置。在由电动马达(10)旋转驱动的第一轴(21)与第二轴(22)之间设置第一减速齿轮列(23)和第二减速齿轮列(24)。在第一减速齿轮列(23)的第一输出齿轮(24b)与第二轴(22)之间以及第二减速齿轮列(24)的第二输出齿轮(24b)与第二轴(22)之间组装滚柱式双向超越离合器(30A、30B)，通过变速比切换机构(50)来控制该滚柱式双向超越离合器(30A、30B)的卡合以及解除卡合，从而进行变速的切换。

Description

车辆用马达驱动装置以及汽车
技术领域
本发明所涉及作为驱动源而具备电动马达、并将该电动马达的输出减速而传递至车轮的车辆用马达驱动装置以及搭载该马达驱动装置的汽车。
背景技术
作为用于电动汽车以及混合动力车辆的驱动装置的车辆用马达驱动装置，以往公知有专利文献1以及2所记载的装置。在此，在专利文献1所记载的车辆用马达驱动装置中，将马达的旋转输入至由带式无级变速器(CVT)或者行星齿轮式变速器构成的变速器而进行变速，将从该变速器输出的旋转输入至差速齿轮，从而使左右的辅助驱动轮(后轮)旋转。
并且，在专利文献2所记载的车辆用马达驱动装置中，将从马达输出的旋转输入至由行星齿轮式变速器构成的变速器并进行变速，将从该变速器输出的旋转输入至差速齿轮，从而使左右的辅助驱动轮(后轮)旋转。
专利文献1：日本特许第3683405号公报
专利文献2：日本特开2006-112489号公报
但是，在专利文献1所记载的车辆用马达驱动装置中，从马达向辅助驱动轮的扭矩传递路径始终处于关闭状态，所以在仅以发动机的动力使车辆行驶的行驶模式下，由于来自辅助驱动轮的旋转，变速器以及马达旋转，存在能量损失大的不良。特别是作为马达，在采用永磁式同步马达的情况下，与感应马达相比，由使马达旋转而引起的动力损失较大。
另一方面，在专利文献2所记载的车辆用马达驱动装置中，通过设置于变速器的键的滑动，能够将变速器在Lo齿轮的状态、Hi齿轮的状态以及空转的状态之间进行切换，所以通过切换至该空转状态能够防止由于辅助驱动轮而使变速器或马达旋转，但是在键滑动而行星齿轮机构的齿环与套筒结合、或者上述齿环与太阳齿轮结合的变速切换时，为使相对旋转的两个部件同步，则必须在使该相对旋转速度差变小的状态下才能够使两个构件结合。所以同步所需要时间长，在此期间，车辆处于空走状态，从而使驾驶性能和商品性降低。
发明内容
本发明的课题在于，提供一种能够防止从车轮侧开始旋转、并且能够迅速地进行变速切换的车辆用马达驱动装置以及电动汽车及混合动力车辆。
为了解决上述课题，在本发明所涉及的车辆用马达驱动装置中采用如下结构：上述车辆用马达驱动装置包括：电动马达；常啮合式的变速器，该变速器在平行轴之间设置有变速比不同的多个齿轮列，通过切换该齿轮列的扭矩传递路径来对从上述电动马达输出的旋转进行多级变速；差速齿轮，该差速齿轮将从该变速器输出的动力分配至左右车轮；滚柱式双向超越离合器，该滚柱式双向超越离合器的数量与齿轮列的数量相同，并具有滚柱以及保持该滚柱的保持架，通过该保持架的旋转控制来进行卡合、解除卡合，从而将上述变速器的针对各变速档的齿轮相对于平行轴连接、解除连接；以及变速切换致动器，该变速切换致动器对该滚柱式双向超越离合器的保持架的旋转进行控制，通过滚柱式双向超越离合器的卡合、解除卡合来切换扭矩传递路径。
在由上述结构构成的车辆用马达驱动装置中，通过变速切换致动器的动作，将组装于各变速档的齿轮列的滚柱式双向超越离合器的一个卡合而将平行轴与齿轮切换至连接状态，从而电动马达的旋转由连接状态的齿轮列变速后传递至差速齿轮，进而左右车轮旋转。
并且，若通过变速切换致动器的动作将上述滚柱式双向超越离合器切换至解除状态，则遮断从电动马达向差速齿轮的扭矩传递。在该滚柱式双向超越离合器的解除状态下，因为平行轴与齿轮处于能够相对旋转的状态，所以若从车轮侧传递旋转扭矩，则齿轮空转，平行轴不旋转。
在本发明所涉及的电动汽车中，采用设置于车辆前部的左右一对前轮与设置于后部的左右一对后轮中的至少一方由上述马达驱动装置驱动的结构。
并且，在本发明所涉及的混合动力车辆中，采用设置于车辆前部的左右一对前轮与设置于后部的左右一对后轮的一方由发动机驱动、另一方由上述马达驱动装置驱动的结构。
在上述那样混合动力车辆所采用的马达驱动装置中，当通过发动机的驱动来行驶时，滚柱式双向超越离合器处于解除状态，从而能够防止变速器或马达从由马达驱动的车轮侧旋转，进而能够抑制能量的损失。
作为滚柱式双向超越离合器，能够采用如下结构，即，具有组装于平行轴与齿轮之间且由平行轴止转的内圈，在该内圈的外周与齿轮的内周中的一方形成有圆筒面，在另一方设置有凸轮面，在该凸轮面与该圆筒面之间形成有周方向的两端狭小的楔形空间，在该凸轮面与圆筒面之间组装滚柱，利用组装于齿轮与内圈之间的保持架来保持该滚柱，在形成有所述凸轮面的一侧的部件与保持架之间组装有开关弹簧，该开关弹簧将保持架弹性保持于解除所述滚柱与圆筒面和凸轮面的卡合的中立位置。
并且，作为变速切换致动器，能够采用由如下构成的致动器，即，变速切换致动器包括：摩擦板，该摩擦板由保持架止转，且设置成能够朝向形成有圆筒面的一侧的部件的一侧面移动；弹性部件，该弹性部件对该摩擦板向从形成有圆筒面的部件离开的解除卡合位置施力；控制环，该控制环以滑动自如的方式支承于平行轴，通过朝向形成有圆筒面的部件移动，朝该部件的一侧面按压摩擦板；套筒，该套筒以旋转自如的方式支承于该控制环的外周；以及换挡机构，该换挡机构使该套筒朝形成有圆筒面的部件移动。
在上述变速切换致动器所采用的结构中，若采用如下结构，则在到通过电子控制装置判定为摩擦板离开为止的期间，能够维持电动马达的马达扭矩，从而不发生空转，上述车辆用马达驱动装置设置有对上述电动马达和上述变速切换致动器的动作进行控制的电子控制装置，在接受到变速切换指令时，该电子控制装置使变速切换致动器动作，以便使摩擦板从当前变速档的滚柱式双向超越离合器的形成有上述圆筒面的部件离开，此时，判定摩擦板是否从当前变速档的滚柱式双向超越离合器的形成有上述圆筒面的部件离开，在判定为上述摩擦板离开之后，进行使上述电动马达的马达扭矩向当前变速档的滚柱式双向超越离合器能够解除卡合的大小变化的控制，在通过该控制解除当前变速档的滚柱式双向超越离合器的卡合之后，使下个变速档的滚柱式双向超越离合器卡合。
因此，与在变速切换致动器开始动作的同时进行马达扭矩成为零的控制相比，能够实现缩短变速切换时的空转的时间。
在此，作为变速切换致动器的换档机构，能够采用如下结构，即，上述换档机构包括：换档杆，该换挡杆与上述平行轴平行配置且能够沿轴向移动；致动器，该致动器使该换档杆沿轴向移动；以及换档拨叉，该换挡拨叉支承于上述换档杆，在该换档杆沿轴向移动时，使上述套筒与控制环一起向形成有圆筒面的部件移动。
在上述变速切换致动器中，若通过致动器使换档杆沿轴向移动，则通过换档拨叉使套筒以及控制环向形成有圆筒面的部件移动，通过上述控制环将摩擦板朝形成有圆筒面的部件按压而与该部件摩擦卡合。利用该摩擦卡合，保持架处于与形成有圆筒面的部件连结的状态，所以保持架相对于形成有凸轮面的部件相对旋转，滚柱与圆筒面以及凸轮面卡合，滚柱式双向超越离合器直接成为卡合状态，从而电动马达的旋转被减速后传递至差速齿轮，进而车轮旋转。
在此，如果在平行轴上设置有与形成有凸轮面的部件一体旋转的旋转部件，并设置有卡合机构，在所述摩擦板移动至解除摩擦卡合位置时，上述卡合机构使该摩擦板与旋转部件在旋转方向卡合，则能够利用由在车辆急加速、急减速时作用于滚柱式双向超越离合器的保持架以及滚柱的惯性力、摩擦力所引起的阻力扭矩，防止滚柱误卡合。
并且，若为如下结构，则能够实现马达驱动装置的小型化，即，在邻接的齿轮列之间组装有上述控制环，在该控制环的两侧设置有一对摩擦板，一方的摩擦板由组装于一方的齿轮列的滚柱式双向超越离合器的保持架止转，另一方的摩擦板由组装于另一方的齿轮列的滚柱式双向超越离合器的保持架止转，通过一个变速切换致动器能够控制两个滚柱式双向超越离合器的连接、解除连接。
而且，若在控制环与套筒的对置面之间组装有滚动轴承，则因为能够遮断从控制环向套筒的旋转传递，所以能够顺畅地进行变速比的切换。
并且，若在摩擦板与控制环的对置面之间组装有滚动轴承，则因为能够降低作用于与控制环之间的接触部的摩擦阻力，所以在摩擦板与形成有圆筒面的部件的侧面摩擦卡合时，能够使摩擦板相对于控制环顺畅地相对旋转，从而能够使滚柱式双向超越离合器可靠地卡合。
在上述变速切换致动器中，使换档杆沿轴向移动的致动器可以是马达，或者也可以是与换档杆连接的气缸或螺线管。
在采用马达的情况下，设置运动转换机构，该运动转换机构将马达的旋转转换成换档杆朝轴向的移动。作为该运动转换机构，能够采用由如下构成运动转换机构，即，以换档杆为中心被支承为旋转自如，在通过马达而旋转的螺母部件的内周设置有内螺纹，该内螺纹与形成于换档杆的外周的外螺纹螺纹卡合。
如上所述，在本发明中，滚柱式双向超越离合器组装于将从电动马达输出的旋转多级变速的常啮合式变速器的针对备变速档的齿轮与平行轴之间，通过变速切换致动器来控制该滚柱式双向超越离合器的卡合、解除卡合，因此，通过上述滚柱式双向超越离合器的解除卡合，能够防止因来自车轮侧的旋转而引起变速器或马达旋转。因此，通过采用将本发明所涉及的马达驱动装置搭载于混合动力车辆而驱动辅助驱动轮的结构，能够抑制在仅利用发动机的动力使车辆行驶的行驶模式下的能量损失。
并且，通过变速切换致动器的动作来控制滚柱式双向超越离合器的保持架的旋转，该滚柱式双向超越离合器直接进行卡合以及解除卡合，因此能够迅速地进行变速的切换。
附图说明
图1(A)是采用了本发明所涉及的车辆用马达驱动装置的电动汽车的概略图，图1(B)是采用了上述车辆用马达驱动装置的混合动力车辆的概略图。
图2是本发明所涉及的车辆用马达驱动装置的剖视图。
图3是将图2的变速器的主要部分放大表示的剖视图。
图4是沿图3的IV-IV线的剖视图。
图5是沿图3的V-V线的剖视图。
图6是表示变速切换致动器的剖视图。
图7是沿图3的VII-VII线的剖视图。
图8是将图6的局部放大表示的剖视图。
图9是表示变速切换状态的剖视图。
图10是分别表示滚柱式双向超越离合器(TwoWayRollerClutch)的内圈、保持架、垫圈、开关弹簧以及变速切换致动器的弹性部件、摩擦板的分解立体图。
图11是控制图2所示的车辆用马达驱动装置的电子控制装置的框图。
图12是表示圈11所示的电子控制装置升档(shiftup)时的控制的流程图。
图13是表示图11所示的电子控制装置降档时的控制的流程图。
图14(A)是表示升档时的换档位置、马达扭矩与下个变速档的滚柱式双向超越离合器的输入输出部件的旋转速度的对应关系的图，图14(B)是表示降档时的换档位置、马达扭矩与下个变速档的滚柱式双向超越离合器的输入输出部件的旋转速度的对应关系的图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1(A)表示利用本发明所涉及的马达驱动装置A驱动左右一对前轮1的电动汽车EV。并且，图1(B)表示利用发动机E驱动左右一对作为驱动轮的前轮1、并利用上述马达驱动装置A驱动左右一对作为辅助驱动轮的后轮2的混合动力车辆HV，上述发动机E的旋转经由变速器T以及差速齿轮D传递至前轮1。
如图2所示，马达驱动装置A具有：电动马达10；对该电动马达10的输出轴11的旋转进行变速的变速器20；差速齿轮80，该差速齿轮80将从变速器20输出的动力分配至图1(A)所示的电动汽车EV的左右一对前轮1，或者将从该变速器20输出的动力分配至图1(B)所示的混合动力车辆HV的左右一对后轮2。
变速器20由在第一轴21与第二轴22之间设置第一减速齿轮列23和第二减速齿轮列24的常啮合式减速器构成。
第一轴21以及第二轴22由组装入壳体25内的对置的一对轴承26支承为旋转自如并且平行地进行配置，上述第一轴21与电动马达10的输出轴11连接。
对于第一减速齿轮列23而言，在第一轴21设置第一输入齿轮23a，将与该第一输入齿轮23a啮合的第一输出齿轮23b设置为以第二轴22为中心旋转自如。
另一方面，对于第二减速齿轮列24而言，在第一轴21设置第二输入齿轮24a，将与该第二输入齿轮24a啮合的第二输出齿轮24b设置为以第二轴22中心旋转自如，该第二减速齿轮列24的减速比小于第一减速齿轮列23的减速比。
如图3至图5所示，在第一输出齿轮23b与第二轴22之间组装有将该第一输出齿轮23b与第二轴22连接、解除连接的第一滚柱式双向超越离合器30A。并且，在第二输出齿轮24b与第二轴22之间组装有将该第二输出齿轮24b与第二轴22连接、解除连接的第二滚柱式双向超越离合器30B。
在此，因为第一滚柱式双向超越离合器30A、第二滚柱式双向超越离合器30B是相同结构并且是左右对称的朝向，所以以下对第一滚柱式双向超越离合器30A进行说明，对于第二滚柱式双向超越离合器30B，对相同的部件标注相同的符号并省略说明。
对于第一滚柱式双向超越离合器30A而言，基于花键32的嵌合将内圈31安装于第二轴22以防止内圈31与第二轴22相对旋转，在该内圈31的外周在周方向等间隔地设置多个平坦的凸轮面34，在上述凸轮面34与形成于第一输出齿轮23b的内周的圆筒面33之间形成周方向的两端狭小的楔形空间，将滚柱35组装在各凸轮面34与圆筒面33之间，并利用在第一输出齿轮23b与内圈31之间组装的保持架36来保持该滚柱35。
并且，在内圈31的轴向的一端面形成圆形的凹部37，在该凹部37内嵌合开关弹簧38的圆形部38a，将从该圆形部38a的两端朝外设置的一对按压片38b从形成于凹部37的外周壁的缺口39插入到形成于保持架36的一端面的缺口部40，利用这一对卡合片38b朝相反的方向按压在缺口39以及缺口部40的周方向对置的端面，将保持架36弹性保持于解除滚柱35与圆筒面33以及凸轮面34的卡合的中立位置。
在此，对于组装于第一输出齿轮23b的内侧的内圈31和组装于第二输出齿轮24b的内侧的内圈31而言，通过组装于该对置部之间的作为旋转部件的间隔件41、和嵌合于第二轴22的一对挡圈44来从两侧夹持而被支承为在轴向无法活动。并且，间隔件41与对置的一对内圈31分别一体地旋转。
在一对内圈31的与挡圈44对置的外端部形成有圆筒形的轴承嵌合面42，利用嵌合于该轴承嵌合面42的轴承43将第一输出齿轮23b以及第二输出齿轮24b支承为相对于内圈31旋转自如。
第一滚柱式双向超越离合器30A和第二滚柱式双向超越离合器30B通过图6至图8所示的变速切换致动器50来控制卡合、解除卡合。
对于变速切换致动器50而言，将在轴向可移动的控制环51嵌合于间隔件41的外周并被支承为旋转自如，配置于该控制环51的两侧的一对摩擦板52a、52b中的一个由第一滚柱式双向超越离合器30A的保持架36止转，并且另一个由第二滚柱式双向超越离合器30B的保持架36止转，通过换档机构60使上述控制环51朝第一输出齿轮23b移动，通过按压于该第一输出齿轮23b的侧面的摩擦板52a的摩擦卡合来将保持架36与第一输出齿轮23b连结，并通过该保持架36与内圈31的相对旋转，来使滚柱35卡合于圆筒面33以及凸轮面34。
并且，通过换档机构60使控制环51向第二输出齿轮24b移动，通过按压于该第二输出齿轮24b的侧面的摩擦板52b的摩擦卡合来将保持架36与第二输出齿轮24b连结，并通过该保持架36与内圈31的相对旋转，来使滚柱35卡合于圆筒面33以及凸轮面34。
在此，一对摩擦板52a、52b为环状，将形成于其内径面的L形的卡合片53卡合于形成于保持架36的上述缺口部40，摩擦板52a、52b分别由保持架36止转。并且，将垫圈54和弹性部件55组装在卡合片53与内圈31的对置面之间，通过该弹性部件55来对摩擦板52a、52b分别向从内圈31离开的解除卡合位置施力。
并且，在卡合片53的内端形成有卡合槽57，另一方面，在间隔件41的外周设置有多个卡合突条58，该多个卡合突条58与卡合槽57一起形成卡合单元56，在上述摩擦板52a、52b移动至解除卡合位置时，使卡合槽57与一个卡合突条58卡合，防止与间隔件41一体化的内圈31和保持架36相对旋转，从而将滚柱35保持于中立位置。
如图6所示，对于换档机构60而言，通过安装于壳体25的一对滑动轴承62将与第二轴22平行配置的换档杆61支承为滑动自如，将换档拨叉63安装于该换档杆61，另一方面，利用嵌合于控制环51的外周的滚动轴承64将套筒65支承为转动自如、并且支承为在轴向无法活动，在该套筒65的外周设置有环状槽66，将换档拨叉63的前端的叉形片63a嵌合于该环状槽66，通过致动器67来使上述换档杆61在轴向移动，从而使控制环51与套筒65一起在轴向移动。
作为致动器67，虽然能采用与换档杆61连接的气缸或螺线管，但是在此采用马达68，该马达68的输出轴69的旋转通过运动转换机构70转换为换档杆61朝轴向的移动。
即，设置于马达68的输出轴69的驱动齿轮71与作为螺母部件的从动齿轮72啮合，通过对置的一对轴承73将该从动齿轮72支承为旋转自如，形成于换档杆61的端部外周的外螺纹75螺纹卡合于形成于该从动齿轮72的内周的内螺纹74，通过上述从动齿轮72在规定位置的旋转，来使换档杆61沿轴向移动。
如图2所示，在第二轴22的轴端部设置有将该第二轴22的旋转传递至差速齿轮80的输出齿轮76。
差速齿轮80安装于差速器壳82，该差速器壳82通过壳体25旋转将与输出齿轮76啮合的环齿轮81支承为旋转自如，将一对小齿轮84安装于两端部由上述差速器壳82支承为旋转自如的小齿轮轴83，该一对小齿轮84分别与一对侧面齿轮85啮合，该一对侧面齿轮85分别与车轴86的轴端部连接。
电动马达10的旋转通过从图11所示的电子控制装置90输出的控制信号来控制。从第一轴旋转传感器91向电子控制装置90输入表示第一轴21的旋转速度的检测信号、从第二轴旋转传感器92向电子控制装置90输入表示第二轴22的旋转速度的检测信号、从换档位置传感器93向电子控制装置90输入表示换档拨叉63的位置的检测信号。作为换档位置传感器93，例如举例有与换档杆61连接的电位计。并且从电子控制装置90输出控制马达68的旋转的控制信号。
实施方式表示的车辆用马达驱动装置A由上述构造构成，图3表示一对摩擦板52a、52b保持于从第一输出齿轮23b以及第二输出齿轮24b离开的解除卡合位置的状态，组装在上述第一输出齿轮23b的内侧的第一滚柱式双向超越离合器30A以及组装在第二输出齿轮24b的内侧的第二滚柱式双向超越离合器30B分别如图4所示，处于解除卡合状态。
因此，即使电动马达10被驱动而第一轴21旋转，该旋转从第一输入齿轮23a传递至与该第一输入齿轮23a啮合的第一输出齿轮23b，并且，从第二输入齿轮24a传递至与该第二输入齿轮24a啮合的第二输出齿轮24b，但是旋转并不传递至第二轴22，从而第一输出齿轮23b以及第二输出齿轮24b空转。
在第一输出齿轮23b以及第二输出齿轮24b空转的状态下，由于滚柱式双向超越离合器30A、30B处于中立状态的滚柱35与圆筒面33接触，从而阻力扭矩起作用，使保持架36旋转。
这时，由保持架36止转的摩擦板52a、52b分别通过卡合槽57与卡合突条58的卡合而相对于内圈31被止转，因此，保持架36也处于相对于内圈31被止转的状态。因此，内圈31与保持架36不会因作用于滚柱35的阻力扭矩而相对旋转，不会发生第一、第二滚柱式双向超越离合器30A、30B的误卡合这样的不良。
在通过电动马达10的驱动而第一输出齿轮23b以及第二输出齿轮24b分别处于空转的状态下，若通过如图6所示的马达68的驱动而使换档杆61向该图的右方向移动，则利用换档拨叉63使套筒65以及控制环51朝与换档杆61相同的方向移动，利用该控制环51将摩擦板52a朝第一输出齿轮23b的侧面按压。
这时，摩擦板52a的卡合槽57与间隔件41的卡合突条58的卡合被解除，并且摩擦板52a与第一输出齿轮23b的侧面摩擦卡合，因此，保持架36处于与第一输出齿轮23b连结的状态。
因此，第一滚柱式双向超越离合器30A的保持架36相对于内圈31相对旋转，滚柱35与圆筒面33以及凸轮面34卡合，第一输出齿轮23b的旋转经由第一滚柱式双向超越离合器30A直接传递至第二轴22。并且，第二轴22的旋转经由差速齿轮80传递至车轴86。
其结果，在图1(A)所示的电动汽车EV中，前轮1旋转，能够使该电动汽车EV行驶，并且在图1(B)所示的混合动力车辆HV中，作为辅助驱动轮的后轮2旋转，辅助前轮1的驱动。
在此，若内圈31与保持架36相对旋转，则开关弹簧38弹性变形。因此，若马达68朝上述的相反方向旋转，使换档杆61向上述的相反方向移动(图6的左方向)，使控制环51向从第一输出齿轮23b离开的方向移动，则由于弹性部件55的弹性恢复，摩擦板52a从第一输出齿轮23b离开，同时由于开关弹簧38的弹性恢复，保持架36恢复转动，滚柱35返回到中立位置，从而从第一轴21向第二轴22的旋转传递被直接遮断。
若使换档杆61向同方向(图6左方向)进一步移动，则由于控制环51的按压，摩擦板52b被朝第二输出齿轮24b的侧面按压而与第二输出齿轮24b的侧面摩擦卡合。
因此，第二滚柱式双向超越离合器30B的保持架36相对于内圈31相对旋转，滚柱35与圆筒面33以及凸轮面34卡合，第二输出齿轮24b的旋转经由第二滚柱式双向超越离合器30B直接传递至第二轴22，直接切换为扭矩传递路径。
但是，若在滚柱式双向超越离合器30A的输入输出部件之间、即在第一输出齿轮23b与内圈31之间传递扭矩，则因为该扭矩妨碍滚柱式双向超越离合器30A解除卡合，所以仅通过马达68的动作使摩擦板52a从第一输出齿轮23b离开，不能解除滚柱式双向超越离合器30A的卡合。
因此，为了可靠地解除滚柱式双向超越离合器30A的卡合，不仅通过马达68的动作使摩擦板52a从第一输出齿轮23b离开，还需要使在第一输出齿轮23b与内圈31之间传递的扭矩降低至零。
因此，如图12、图13所示，电子控制装置90控制电动马达10和变速切换致动器50的动作，在通过该控制解除滚柱式双向超越离合器30A的卡合时，将在第一输出齿轮23b与内圈31之间传递的扭矩暂时降低至零。
基于图12、图14(A)对升档时的控制进行说明。
当接受升档的变速指令时，首先，分别从第一轴旋转传感器91、第二轴旋转传感器92、换档位置传感器93接收信号，基于这些信号，对下个变速档的滚柱式双向超越离合器30B的输入输出部件的旋转速度(即，第二输出齿轮24b的旋转速度NGi、内圈31的旋转速度NGo)、和换档拨叉63的位置SP进行运算(步骤S1)。
接下来，以摩擦板52a从第一输出齿轮23b离开的方式使变速切换致动器50开始动作，使换档拨叉63的位置(以下叫做“换档位置”)SP从当前变速档的换档位置SP1向中立位置SPN移动(步骤S2～S4、图14(A)的时刻t0)。在此，当前变速档的换档位置SP1是摩擦板52a与第一输出齿轮23b的侧面摩擦卡合的位置。并且，中立位置SPN是摩擦板52a与第一输出齿轮23b的侧面摩擦卡合的位置SP1和摩擦板52b与第二输出齿轮24b的侧面摩擦卡合的位置SP2的正中间的位置。
在换档拨叉63向中立位置SPN移动的期间，进行当前的换档位置SP与中立位置SPN的差是否在预先确定的阈值DSP1以下的判定(步骤S5、S6)。
当当前的换档位置SP与中立位置SPN的差在阈值DSP1以下时，认为摩擦板52a可靠地从第一输出齿轮23b的侧面离开，所以使电动马达10的马达扭矩从T1降低至T2(步骤S6～S8、图14(A)的时刻t1)。T1是通常行驶时的马达扭矩，且是正值。T2是负值，且是使电动马达10减速的制动扭矩。
通过使马达扭矩降低的该控制，来解除滚柱式双向超越离合器30A的卡合，并使电动马达10迅速减速。电动马达10能够通过施加的电流来控制马达扭矩，与发动机相比能够在极短的时间内减速。这时，第二输出齿轮24b的旋转速度NGi与电动马达10联动而减速，但是内圈31的旋转速度NGo由于车辆惯性而大致维持恒定。换档位置SP在到达中立位置SPN之后保持该状态。
在开始将马达扭矩降低为T2的控制之后，进行第二输出齿轮24b的旋转速度NGi与内圈31的旋转速度NGo的速度差是否在预先确定的第一阈值DN1以下的判定(步骤S9、S10)。
当第二输出齿轮24b的旋转速度NGi与内圈31的旋转速度NGo的速度差在第一阈值DN1以下时，以摩擦板52b朝第二输出齿轮24b移动的方式使变速切换致动器50开始动作，使换档位置SP从中立位置SPN朝下个变速档的换档位置SP2移动(步骤S10～S12、图14(A)的时刻t2)。
并且，当第二输出齿轮24b的旋转速度NGi与内圈31的旋转速度NGo的速度差在预先确定的第二阈值DN2(＜DN1)以下时(步骤S13、S14)，认为对于下个变速档的滚柱式双向超越离合器30B的卡合而言已经充分地同步，所以使电动马达10的马达扭矩从T2变化至T3，使电动马达10惯性旋转(步骤S15、S16、图14(A)的时刻t3)。T3大小近似为零。在此所说的零没有必要是严密意义上的零，是允许利用开关弹簧38的弹性恢复力而能够解除滚柱式双向超越离合器30A的卡合的程度的微小扭矩的意义上的零。
换档位置SP接近下个变速档的换档位置SP2，若摩擦板52b与第二输出齿轮24b接触，则滚柱式双向超越离合器30B卡合，第二输出齿轮24b的旋转速度NGi与内圈31的旋转速度NGo一致(图14(A)的时刻t4)。换档位置SP达到下个变速档的换档位置SP2之后，使电动马达10的马达扭矩从T3增加至T4，开始下个变速档的驱动(步骤S17、S18、图14(A)的时刻t5)。
若进行如上述的升档控制，则变速切换时的空转(トルク抜け)的时间在图14(A)中为时刻t1～t5之间的时间。因此，与在接受变速切换指令的同时降低电动马达10的马达扭矩的控制相比，能够维持时刻t0～t1之间的马达扭矩，所以空转的时间较短。
接下来，基于图13、图14(B)对降档时的控制进行说明。
若接受降档的变速指令，则首先分别从第一轴旋转传感器91、第二轴旋转传感器92、换档位置传感器93接收检测信号，基于这些检测信号，对下个变速档的滚柱式双向超越离合器30A的输入输出部件的旋转速度(即，第一输出齿轮23b旋转速度NGi和内圈31的旋转速度NGo)和换档拨叉63的位置SP进行运算(步骤S21)。
接下来，以使摩擦板52b从第二输出齿轮24b离开的方式使变速切换致动器50开始动作，使换档位置SP从当前变速档的换档位置SP2向中立位置SPN移动(步骤S22～S24、图14(B)的时刻t0)。
在换档拨叉63向中立位置SPN移动的期间，进行当前的换档位置SP与中立位置SPN的差是否在预先确定的阈值DSP2以下的判定(步骤S25、S26)。
在当前的换档位置SP与中立位置SPN的差在阈值DSP2以下时，认为摩擦板52b可靠地从第二输出齿轮24b的侧面离开，所以使电动马达10的马达扭矩从T1降低至T2(步骤S26～S28、图14(B)的时刻t1)。T1是通常行驶时的马达扭矩，且是正值。T2的大小近似为零。在此所说的零没有必要是严密意义上的零，是允许利用开关弹簧38的弹性恢复力而能够解除滚柱式双向超越离合器30B的卡合的程度的微小扭矩的意义上的零。
若换档位置SP到达中立位置SPN，则使电动马达10的马达扭矩从T2增加至T3，从而对电动马达10进行加速(步骤S30～S32、图14(B)的时刻t2)。
在开始将马达扭矩增加至T3的控制后，进行第一输出齿轮23b的旋转速度NGi与内圈31旋转速度NGo的速度差是否在第一阈值DN1以下的判定(步骤S33、S34)。
当第一输出齿轮23b的旋转速度NGi与内圈31的旋转速度NGo的速度差在第一阈值DN1以下时，以摩擦板52a朝第一输出齿轮23b移动的方式使变速切换致动器50开始动作，使换档位置SP从中立位置SPN朝下个变速档的换档位置SP1移动(步骤S34～S36、图14(B)的时刻t3)。
并且，当第一输出齿轮23b的旋转速度NGi与内圈31的旋转速度NGo的速度差在第二阈值DN2以下时，(步骤S37、S38)，认为对于下个变速档的滚柱式双向超越离合器30A的卡合而言已经充分地同步，所以使电动马达10的马达扭矩从T3变化至T4。使电动马达10惯性旋转(步骤S39、S40、图14(B)的时刻t4)。T4的大小近似为零。
若换档位置SP接近下个变速档的换档位置SP1，摩擦板52a与第一输出齿轮23b接触，则滚柱式双向超越离合器30A卡合，第一输出齿轮23b的旋转速度NGi与内圈31的旋转速度NGo一致(图14(B)的时刻t5)。当换档位置SP达到下个变速档的换档位置SP1之后，使电动马达10的马达扭矩从T4增加至T5，开始下个变速档的驱动(步骤S41、S42、图14(B)的时刻t6)。
若如以上那样进行降档控制，变速切换时的空转的时间在图14(B)中为时刻t1～t6之间的时间。因此，与在接受变速切换指令的同时降低电动马达10的马达扭矩的控制相比，能够维持时刻t0～t1之间的马达扭矩，所以空转的时间较短。
如上所述，在到利用电子控制装置90判定为摩擦板52a、52b离开为止的期间，维持电动马达10的马达扭矩，不会产生空转。因此，和在变速切换致动器50开始动作的同时进行马达扭矩为零的控制相比，能够抑制变速切换时的空转的时间。
并且，如上所述，通过驱动作为致动器的马达68而使换档杆61在轴向移动，将第一滚柱式双向超越离合器30A或第二滚柱式双向超越离合器30B直接卡合以及解除卡合，所以能够迅速地进行变速切换。
如实施方式所示，在第一输出齿轮23b与第二输出齿轮24b之间组装控制环51和两片摩擦板52a、52b，一方的摩擦板52a由第一滚柱式双向超越离合器30A的保持架36止转，另一方的摩擦板52b由第二滚柱式双向超越离合器30B的保持架36止转，能够利用换档机构60使上述控制环51向左右方向换档，通过一个变速切换致动器50能够控制两组滚柱式双向超越离合器30A、30B的卡合、解除卡合，从而能够实现马达驱动装置的小型化。
在此，虽然在图中予以省略，但是也可以在摩擦板52a、52b与控制环51的对置面之间组装滚动轴承。通过组装该滚动轴承，能够实现降低作用于摩擦板52a、52b与控制环51的接触部的摩擦阻力。因此，当摩擦板52a、52b朝第一输出齿轮23b、第二输出齿轮24b按压而进行摩擦卡合的卡合时，能够使摩擦板52a、52b相对于控制环51顺畅地相对旋转，从而能够使滚柱式双向超越离合器30A、30B可靠地卡合。
在实施方式中，在第一输出齿轮23b以及第二输出齿轮24b的内周形成有圆筒面33，在组装于各输出齿轮23b、24b的内侧的内圈31的外周设置有凸轮面34，但是也可以与此相反，在第一输出齿轮23b以及第二输出齿轮24b的内周形成凸轮面，在内圈的外周设置圆筒面。在这种情况下，在第一输出齿轮23b以及第二输出齿轮24b与保持架36之间组装开关弹簧，该开关弹簧对保持架进行弹性保持以使滚柱处于中立状态。
符号说明：
1...前轮；2...后轮；10...电动马达；20...变速器；21...第一轴；22...第二轴；23...第一减速齿轮列；24...第二减速齿轮列；30A...第一滚柱式双向超越离合器；30B...第二滚柱式双向超越离合器；31...内圈；33...圆筒面；34...凸轮面；35...滚柱；36...保持架；38...开关弹簧；41...间隔件(旋转部件)；50...变速切换致动器；51...控制环；52a...摩擦板；52b...摩擦板；55...弹性部件；56...卡合机构；57...卡合槽；58...卡合突条；60...换档机构；61...换档杆；63...换档拨叉；64...滚动轴承；65...套筒；67...致动器；68...马达；72...从动齿轮(螺母部件)；74...内螺纹；75...外螺纹；80...差速齿轮；90...电子控制装置。

Claims (17)

1.一种车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述车辆用马达驱动装置包括：
电动马达；
常啮合式的变速器，该变速器在由被输入该电动马达的旋转的第一轴以及与该第一轴平行地配置的第二轴构成的平行轴之间设置有变速比不同的多个齿轮列，所述各齿轮列具备以与所述第一轴一体旋转的方式设置于所述第一轴的外周的输入齿轮、以及以能够相对于所述第二轴相对旋转的方式设置于所述第二轴的外周且与所述输入齿轮啮合的输出齿轮，通过切换该齿轮列的扭矩传递路径来对从所述电动马达输出的旋转进行多级变速；
差速齿轮，该差速齿轮将从该变速器输出的动力分配至左右车轮；
滚柱式双向超越离合器，该滚柱式双向超越离合器组装于所述各输出齿轮与所述第二轴之间，与所述各输出齿轮的数量相同，并具有滚柱以及保持该滚柱的保持架，通过该保持架的旋转控制来进行卡合、解除卡合，从而将所述变速器的针对各变速档的齿轮相对于平行轴连接、解除连接；以及
变速切换致动器，该变速切换致动器对该滚柱式双向超越离合器的保持架的旋转进行控制，通过滚柱式双向超越离合器的卡合、解除卡合来切换扭矩传递路径。
2.根据权利要求1所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述滚柱式双向超越离合器构成为，具有组装于平行轴与齿轮之间且由平行轴止转的内圈，在该内圈的外周与齿轮的内周中的一方形成有圆筒面，在另一方设置有凸轮面，在该凸轮面与该圆筒面之间形成有周方向的两端狭小的楔形空间，在该凸轮面与圆筒面之间组装滚柱，利用组装于齿轮与内圈之间的保持架来保持该滚柱，在形成有所述凸轮面的一侧的部件与保持架之间组装有开关弹簧，该开关弹簧将保持架弹性保持于解除所述滚柱与圆筒面和凸轮面的卡合的中立位置。
3.根据权利要求2所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述变速切换致动器包括：摩擦板，该摩擦板由保持架止转，且设置成能够朝向形成有所述圆筒面的一侧的部件的一侧面移动；弹性部件，该弹性部件对该摩擦板向从形成有圆筒面的部件离开的解除卡合位置施力；控制环，该控制环以滑动自如的方式支承于所述平行轴，通过朝向形成有所述圆筒面的部件移动，朝该部件的一侧面按压摩擦板；套筒，该套筒以旋转自如的方式支承于该控制环的外周；以及换档机构，该换档机构使该套筒朝形成有圆筒面的部件移动。
4.根据权利要求3所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述车辆用马达驱动装置设置有对所述电动马达和所述变速切换致动器的动作进行控制的电子控制装置，在接受到变速切换指令时，该电子控制装置使变速切换致动器动作，以便使摩擦板从当前变速档的滚柱式双向超越离合器的形成有所述圆筒面的部件离开，此时，判定摩擦板是否从当前变速档的滚柱式双向超越离合器的形成有所述圆筒面的部件离开，在判定为所述摩擦板离开之后，进行使所述电动马达的马达扭矩向当前变速档的滚柱式双向超越离合器能够解除卡合的大小变化的控制，在通过该控制解除当前变速档的滚柱式双向超越离合器的卡合之后，使下个变速档的滚柱式双向超越离合器卡合。
5.根据权利要求4所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述电子控制装置，在所述变速切换指令为升档的变速切换指令时，作为使所述电动马达的马达扭矩向当前变速档的滚柱式双向超越离合器能够解除卡合的大小变化的所述控制，进行将所述电动马达减速的控制。
6.根据权利要求4所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述电子控制装置，在所述变速切换指令为降档的变速切换指令时，作为使所述电动马达的马达扭矩向当前变速档的滚柱式双向超越离合器能够解除卡合的大小变化的所述控制，进行使在当前变速档的滚柱式双向超越离合器的输入输出部件之间传递的扭矩成为零的控制。
7.根据权利要求3所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述换档机构包括：换档杆，该换档杆与所述平行轴平行配置且能够沿轴向移动；致动器，该致动器使该换档杆沿轴向移动；以及换档拨叉，该换档拨叉支承于所述换档杆，在该换档杆沿轴向移动时，使所述套筒与控制环一起向形成有圆筒面的部件移动。
8.根据权利要求3所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述车辆用马达驱动装置设置有与形成有所述凸轮面的部件一体旋转的旋转部件，并设置有卡合机构，在所述摩擦板移动至解除摩擦卡合位置时，所述卡合机构使该摩擦板与旋转部件在旋转方向卡合。
9.根据权利要求3所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
在邻接的齿轮列之间组装有所述控制环，在该控制环的两侧设置有一对摩擦板，一方的摩擦板由组装于一方的齿轮列的滚柱式双向超越离合器的保持架止转，另一方的摩擦板由组装于另一方的齿轮列的滚柱式双向超越离合器的保持架止转，通过一个变速切换致动器能够控制两个滚柱式双向超越离合器的连接、解除连接。
10.根据权利要求3所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
在所述控制环与所述套筒之间组装有滚动轴承，在控制所述滚柱式双向超越离合器的连接、解除连接时，经由所述滚动轴承使控制环沿轴向移动。
11.根据权利要求3所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
在所述摩擦板与所述控制环的对置面之间组装有滚动轴承。
12.根据权利要求7所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述换档机构的致动器由马达构成，所述车辆用马达驱动装置设置有将该马达的旋转转换成换档杆朝轴向的移动的运动转换机构。
13.根据权利要求12所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述运动转换机构构成为，以所述换档杆为中心被支承为旋转自如，在通过所述马达而旋转的螺母部件的内周设置有内螺纹，该内螺纹与形成于换档杆的外周的外螺纹螺纹卡合。
14.根据权利要求7所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述换档机构的致动器由与换档杆连接的气缸构成。
15.根据权利要求7所述的车辆用马达驱动装置，其特征在于，
所述换档机构的致动器由与换档杆连接的螺线管构成。
16.一种电动汽车，其特征在于，
设置于车辆前部的左右一对前轮与设置于后部的左右一对后轮中的至少一方由权利要求1至15中任一项所述的车辆用马达驱动装置驱动。
17.一种混合动力车辆，其特征在于，
设置于车辆前部的左右一对前轮与设置于后部的左右一对后轮的一方由发动机驱动，另一方由权利要求1至15中任一项所述的车辆用马达驱动装置驱动。
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