CN110230671A - 电动机用的变速装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供电动机用的变速装置，其能够以彼此不同的减速比对电动机的动力进行变速，并且能够实现装置整体的小型化。在本发明的电动机用的变速装置(1)中，在中空型的电动机(2)的内部空间中配置有输入用的行星齿轮机构(PG0)和输出用的第1及第2行星齿轮机构和离合器机构(MCL)。当行星齿轮机构的太阳齿轮借助于离合器机构而与第1行星齿轮机构的第1太阳齿轮(S1)连接时，减速比被设定为第1减速比，当太阳齿轮借助于离合器机构而与第2行星齿轮机构的第2太阳齿轮(S2)连接时，减速比被设定为与第1减速比不同的第2减速比。基于离合器机构进行的第1太阳齿轮或第2太阳齿轮的连接的切换由相位同步机构(MCC)进行。

Description

电动机用的变速装置

技术领域

本发明涉及以彼此不同的减速比对电动机的动力进行变速并输出动力的电动机用的变速装置。

背景技术

作为以往的电动机用的减速装置，已知例如专利文献1所公开的减速装置。如图9所示，该减速装置具备：输入轴SIA，马达MA的动力被输入到该输入轴SIA；与输入轴SIA直接连结的第1太阳齿轮S1A以及与该第1太阳齿轮S1A一体的第2太阳齿轮S2A；齿圈部件RA，其配置在第1及第2太阳齿轮S1A、SA2的外周侧，具有彼此一体的第1齿圈R1A及第2齿圈R2A；第1行星架C1A，其将与第1太阳齿轮S1A及第1齿圈R1A啮合的多个第1小齿轮P1A支承为旋转自如；以及第2行星架C2A，其将与第2太阳齿轮S2A及第2齿圈R2A啮合的多个第2小齿轮P2A支承为旋转自如。

第1行星架C1A不能旋转地固定于壳体CAA，第2行星架C2A与输出轴SOA直接连结。另外，第1太阳齿轮S1A的直径比第2太阳齿轮S2A的直径小，第1及第2齿圈R1A、R2A的直径彼此相等。

在上述结构中，马达MA的动力经由输入轴SIA输入，在以规定的减速比进行了减速的状态下从输出轴SOA输出动力。该减速比根据齿圈部件RA与第1太阳齿轮S1A之齿数比、以及齿圈部件RA与第2太阳齿轮S2A之齿数比来确定。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2015-145708号公报

发明内容

如图9所示，在该以往的减速装置中，马达MA在输入输出轴SIA、SOA的轴线方向上配置在由第1太阳齿轮S1A等构成的齿轮装置的外侧。因此，减速装置的轴线方向长度变大，不能紧凑地构成减速装置。另外，在该减速装置中，仅以由齿圈部件RA、第1及第2太阳齿轮S1A、S2A的齿数确定的固定的减速比进行减速动作，不能以不同的减速比进行变速动作。

本发明是为了解决以上那样课题而完成的，其目的在于提供能够以彼此不同的减速比对电动机的动力进行变速并且能够实现装置整体的小型化的电动机用的变速装置。

为了达到上述目的，技术方案1的发明是一种电动机用的变速装置，其对电动机2的动力进行变速并从输出轴SO输出动力，电动机用的变速装置的特征在于，电动机2由具有环状的转子2b的中空型的电动机构成，在该电动机2的内部空间中具备输入用的行星齿轮机构PG0、以及输出用的第1行星齿轮机构PG1和第2行星齿轮机构PG2，该输入用的行星齿轮机构PG0、以及输出用的第1行星齿轮机构PG1和第2行星齿轮机构PG2以与输出轴SO同轴且在轴线方向上彼此并列的状态配置，输入用的行星齿轮机构PG0具有：齿圈R，其与电动机2的转子2b是一体的；行星架C，其与不动部(实施方式中的(下文中在本方案中相同)壳体CA)连结；多个小齿轮P，它们与齿圈R啮合，并旋转自如地支承于行星架C；以及太阳齿轮S，其与多个小齿轮P啮合，并且一体地连结于与输出轴SO同轴地延伸的输入轴SI，第1行星齿轮机构PG1具有：第1齿圈R1，其与转子2b是一体的；第1行星架C1，其与输出轴SO连结；多个第1小齿轮P1，它们与第1齿圈R1啮合，并旋转自如地支承于第1行星架C1；以及第1太阳齿轮S1，其与多个第1小齿轮P1啮合，第2行星齿轮机构PG2具有：第2齿圈R2，其与转子2b是一体的；多个第2小齿轮P2，它们与第2齿圈R2啮合，并旋转自如地支承于第1行星架C1；以及第2太阳齿轮S2，其与多个第2小齿轮P2啮合，齿圈R与太阳齿轮S之齿数比(输入侧齿数比γ0)、第1齿圈R1与第1太阳齿轮S1之齿数比(第1齿数比γ1)、以及第2齿圈R2与第2太阳齿轮S2之齿数比(第2齿数比γ2)被设定为彼此不同，电动机用的变速装置还具备：离合器机构MCL，其与输入轴SI同轴地配置在电动机2的内部空间中，有选择地对输入轴SI与第1太阳齿轮S1或第2太阳齿轮S2之间进行连接和断开；以及切换机构(相位同步机构MCC)，其用于切换基于离合器机构MCL的连接和断开。

该电动机用的变速装置具备与输出轴同轴地配置的输入用的行星齿轮机构和输出用的第1及第2行星齿轮机构。这三个行星齿轮机构如上所述地构成，特别是在三者之间齿圈与太阳齿轮之齿数比被设定为彼此不同。

根据该结构，当电动机进行动作而转子旋转时，电动机的动力从转子分别输入到与其一体的各行星齿轮机构的齿圈、第1齿圈及第2齿圈，并且输入到输入用的行星齿轮机构的太阳齿轮及与其一体的输入轴。另外，利用切换机构切换基于离合器机构的连接和断开，由此，通过离合器机构有选择地对输入轴与第1行星齿轮机构的第1太阳齿轮或第2行星齿轮机构的第2太阳齿轮之间进行连接和断开。

在输入轴与第1太阳齿轮连接的情况下，电动机的动力以根据第1行星齿轮机构的第1齿圈与第1太阳齿轮之齿数比等确定的规定的第1减速比减速后，经由第1行星架输出到输出轴。另一方面，在输入轴与第2太阳齿轮连接的情况下，电动机的动力以根据第2行星齿轮机构的第2齿圈与第2太阳齿轮之齿数比等而确定的、与第1减速比不同的规定的第2减速比减速后，经由第1行星架输出到输出轴。由此，能够以彼此不同的两个减速比对电动机的动力进行变速。

另外，电动机由中空型的电动机构成，在其内部空间中配置并容纳有输入用的行星齿轮机构、第1及第2行星齿轮机构和离合器机构。根据该结构，与马达和2列行星齿轮机构在轴线方向并列的以往的减速装置相比，能够缩短轴线方向长度，相应地能够使变速装置小型化。另外，上述3个行星齿轮机构、输入轴及离合器机构同轴地配置，因此在它们的啮合部分产生的啮合反作用力被抵消，减轻了作用于轴承等支承部的载荷，由此能够使支承部小型化，由此，能够实现装置整体的进一步小型化。

技术方案2的发明根据技术方案1所述的电动机用的变速装置，其特征在于，行星架C经由能够断开和接合的液压制动器21而与不动部连结。

根据该结构，在通常时，通过将液压制动器设为连接状态，将行星架固定于不动部，并能够经由液压制动器释放离合器机构断开和接合时产生的冲击转矩。由此，减轻了作用于轴承等支承部的载荷，能够使支承部小型化，能够实现装置整体的进一步小型化。

另外，例如在电动机故障的情况下，通过断开液压制动器，使行星架空转，使来自变速装置的动力输出停止。由此，不需要专用的分离机构，特别是在电动机作为轮内马达设置于车辆的情况下，能够容易地确保电动机故障时的车辆的安全性。

技术方案3的发明根据技术方案1或2所述的电动机用的变速装置，其特征在于，输入轴SI形成为中空状，电动机用的变速装置还具备控制轴(鼓SC)，控制轴在输入轴SI内与所述输入轴SI同轴地延伸，并构成为作为相对于输入轴SI的周向上的角度的相对相位能够变更，离合器机构MCL具有：第1离合器CL1，当相对相位为规定的第1相位时，第1离合器CL1对输入轴SI与第1太阳齿轮S1之间进行连接；以及第2离合器CL2，当相对相位为与第1相位不同的规定的第2相位时，第2离合器CL2对输入轴SI与第2太阳齿轮S2之间进行连接，切换机构由相位同步机构MCC构成，相位同步机构MCC配置在电动机2的外部，使输入轴SI与控制轴以彼此相同的转速旋转，并且将相对相位控制为第1相位或第2相位。

根据该结构，在中空的输入轴内以同轴状地延伸的方式设置有控制轴，该控制轴构成为，相对于输入轴的周向上的角度即相对相位能够变更。另外，离合器机构具有：第1离合器，当相对相位为规定的第1相位时，第1离合器将输入轴与第1太阳齿轮之间进行连接；以及第2离合器，当相对相位为规定的第2相位时，第2离合器对输入轴与第2太阳齿轮之间进行连接。并且，利用配置在电动机的外部的相位同步机构，使输入轴和控制轴以彼此相同的转速旋转，并且将相对相位控制为第1相位或第2相位。由此，通过有选择地连接第1离合器或第2离合器，能够进行变速动作。

技术方案4的发明根据技术方案3所述的电动机用的变速装置，其特征在于，相位同步机构MCC具有第3行星齿轮机构PG3及第4行星齿轮机构PG4，第3行星齿轮机构PG3及第4行星齿轮机构PG4以与输入轴SI及控制轴同轴且在轴线方向上彼此并列的状态配置，第3行星齿轮机构PG3具有：第3太阳齿轮S3，其与输入轴SI连结；第3行星架C3，其旋转自如；多个第3小齿轮P3，它们与第3太阳齿轮S3啮合，并旋转自如地支承于第3行星架C3；以及不能旋转的第3齿圈R3，其与多个第3小齿轮P3啮合，第4行星齿轮机构PG4具有：第4太阳齿轮S4，其与控制轴连结；多个第4小齿轮P4，它们与第4太阳齿轮S4啮合，并旋转自如地支承于第3行星架C3；以及第4齿圈R4，其与多个第4小齿轮P4啮合，并与操作部51连结，第3太阳齿轮S3与第4太阳齿轮S4具有彼此相同的齿数，第3齿圈R3与第4齿圈R4具有彼此相同的齿数，操作部51构成为，当停止时将第4齿圈R4固定，当进行动作时根据其操作量使第4齿圈R4转动。

根据该结构，相位同步机构具有上述结构的第3行星齿轮机构和第4行星齿轮机构以及操作部。当操作部停止时，第4齿圈被固定，由此输入轴和控制轴保持相对相位并同时以相同的转速旋转。另一方面，当操作部进行动作时，第4齿圈根据其操作量而转动，相对相位根据该转动量而变化。输入轴和控制轴保持变化后的相对相位并同时以相同的转速旋转。因此，通过在电动机的外部对操作部进行操作，能够将相对相位控制为第1相位或第2相位，进行变速动作。

另外，第3及第4行星齿轮机构以沿轴线方向并列的状态配置，因此能够抑制相位同步机构的轴线方向长度，能够紧凑地构成相位同步机构。

附图说明

图1是示意性示出本发明的实施方式的电动机用的变速装置的整体结构的图。

图2是示出变速装置中的旋转要素间的转速的关系的列线图。

图3是局部放大示出变速装置的离合器机构的图。

图4是示出变速装置为1速挡时的离合器机构的动作状态的图。

图5是示出从1速挡向2速挡升挡过程中的第1阶段、以及从2速挡向1速挡降挡过程中的第3阶段中的离合器机构的动作状态的图。

图6是示出从1速挡向2速挡升挡过程中的第2阶段、以及从2速挡向1速挡降挡过程中的第2阶段中的离合器机构的动作状态的图。

图7是示出从1速挡向2速挡升挡过程中的第3阶段、以及从2速挡向1速挡降挡过程中的第1阶段中的离合器机构的动作状态的图。

图8是示出变速装置为2速挡时的离合器机构的动作状态的图。

图9是示意性示出以往的电动机用的减速装置的图。

标号说明

1：电动机用的变速装置；

2：马达(电动机)；

2b：转子；

21：液压制动器；

51：操作部；

SO：输出轴；

SI：输入轴；

SC：鼓(控制轴)；

CA：壳体(不动部)；

PG0：输入用的行星齿轮机构；

R：齿圈；

C：行星架；

P：小齿轮；

S：太阳齿轮；

PG1：第1行星齿轮机构；

R1：第1齿圈；

C1：第1行星架；

P1：第1小齿轮；

S1：第1太阳齿轮；

PG2：第2行星齿轮机构；

R2：第2齿圈；

P2：第2小齿轮；

S2：第2太阳齿轮；

MCL：离合器机构；

CL1：第1离合器；

CL2：第2离合器；

MCC：相位同步机构(切换机构)；

PG3：第3行星齿轮机构；

R3：第3齿圈；

C3：第3行星架；

P3：第3小齿轮；

S3：第3太阳齿轮；

PG4：第4行星齿轮机构；

R4：第4齿圈；

P4：第4小齿轮；

S4：第4太阳齿轮；

γ0：输入侧齿数比(齿圈与太阳齿轮之齿数比)；

γ1：第1齿数比(第1齿圈与第1太阳齿轮之齿数比)；

γ2：第2齿数比(第2齿圈与第2太阳齿轮之齿数比)。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。图1所示的本发明的实施方式的电动机用的变速装置1例如将作为动力源搭载于四轮车辆(未图示)的电动机(以下称为“马达”)2的动力在以1速(低速)或2速(高速)的减速比进行变速后，从输出轴SO输出动力。输出轴SO经由差动装置等与左右的驱动轮(均未图示)连结。

马达2由所谓的扁平中空型的电动机构成，在马达2的径向的内侧具有大的内部空间。马达2与输出轴SO同轴地配置，具有环状的外壳2a(仅图示一部分)、定子(未图示)以及转子2b。定子由多个铁芯和线圈等构成，定子固定于外壳2a。转子2b由多个磁铁等构成，配置成与定子相对，该转子2b通过向定子供给电力而被旋转驱动。

变速装置1具备马达2的动力的输入用的行星齿轮机构PG0、1速用的第1行星齿轮机构PG1及2速用的第2行星齿轮机构PG2，而且具备离合器机构MCL及相位同步机构MCC，离合器机构MCL及相位同步机构MCC用于对行星齿轮机构PG0与第1或第2行星齿轮机构PG1、PG2之间有选择地进行连接和断开，将变速挡设定为1速挡或2速挡。

上述行星齿轮机构PG0、PG1及PG2都是单小齿轮式的行星齿轮机构，容纳在马达2的内部空间中，与输出轴SO同轴且以在输出轴SO的轴线方向(以下简称为“轴线方向”)上以彼此并列的状态配置。

行星齿轮机构PG0由齿圈R0、行星架C0、多个小齿轮P0以及太阳齿轮S0等构成。齿圈R0一体地设置于马达2的转子2b。行星架C0一体地具有多个支轴11，这些支轴11的一端部经由液压制动器21而与不动的壳体CA连结。

该液压制动器21与致动器(未图示)连结，并构成为，在通常时，通过使致动器维持在停止状态，而将行星架C0固定于壳体CA，在马达2故障时等，通过使致动器动作，将行星架C0与壳体CA之间断开。

多个小齿轮P0旋转自如地支承于各支轴11，并且与齿圈R0啮合。太阳齿轮S0与多个小齿轮P0啮合。另外，太阳齿轮S0与中空的输入轴SI一体地连结。该输入轴SI与输出轴SO同轴地配置，该输入轴SI经由轴承(未图示)被支承为旋转自如。输入轴SI沿着轴线方向向太阳齿轮S0的两侧延伸，在一侧，该输入轴SI穿过第1及第2行星齿轮机构PG1、PG2的后述的第1及第2太阳齿轮S1、S2而延伸，该输入轴SI在另一侧延伸到马达2的外部。

第1行星齿轮机构PG1由第1齿圈R1、第1行星架C1、多个第1小齿轮P1以及第1太阳齿轮S1等构成。第1齿圈R1一体地设置于马达2的转子2b。第1行星架C1一体地具有多个支轴12，并经由支轴12与输出轴SO连结。多个第1小齿轮P1旋转自如地支承于各支轴12，并且与第1齿圈R1啮合。第1太阳齿轮S1与多个第1小齿轮P1啮合。如上所述，与太阳齿轮S0一体的输入轴SI穿过第1太阳齿轮S1第1太阳齿轮S1和输入轴SI两者借助于离合器机构MCL的第1离合器CL1而连接和断开。

另外，第1齿圈R1的齿数ZR1与第1太阳齿轮S1的齿数ZS1之比(＝ZR1/ZS1，以下称为“第1齿数比”)γ1成为比行星齿轮机构PG0的齿圈R0的齿数ZR0与太阳齿轮S0的齿数ZS0之比(＝ZR0/ZS0，以下称为“输入侧齿数比”)γ0小的关系。

第2行星齿轮机构PG2由第2齿圈R2、所述第1行星架C1、多个第2小齿轮P2、以及第2太阳齿轮S2等构成。第2齿圈R2一体地设置于马达2的转子2b。多个第2小齿轮P2旋转自如地支承于第1行星架C1的支轴12，并且与第2齿圈R2啮合。第2太阳齿轮S2与多个第2小齿轮P1啮合。如上所述，输入轴SI穿过第2太阳齿轮S2，第2太阳齿轮S2与输入轴SI两者借助于离合器机构MCL的第2离合器CL2而连接和断开。

另外，第2齿圈R2的齿数ZR2与第2太阳齿轮S2的齿数ZS2之比(＝ZR2/ZS2，以下称为“第2齿数比”)γ2成为比第1行星齿轮机构PG1的第1齿圈R1与第1太阳齿轮S1之齿数比即第1齿数比γ1更小的关系。

根据以上3个行星齿轮机构PG0、PG1及PG2的结构及旋转要素间的连结关系，马达2动作时的旋转要素间的转速的关系例如如图2的列线图所示。即，由马达2的转子2b(齿圈R0、第1及第2齿圈R1、R2)、行星架C0、输出轴SO(第1行星架C1)以及输入轴SI(太阳齿轮S0)(第1太阳齿轮S1或第2太阳齿轮S2)构成处于共线关系的4个旋转要素。另外，输出轴SO的左侧及右侧的点分别表示第1太阳齿轮S1与输入轴SI(太阳齿轮S0)连接的情况以及第2太阳齿轮S2与输入轴SI连接的情况下的输出轴SO的转速。

在这些情况下，速度比RD1、RD2(输出轴SO的转速与马达2的转速之比)使用输入侧齿数比γ0、第1及第2齿数比γ1、γ2，分别由下式(1)和(2)表示。

RD1＝{(1+γ0)/(1+γ1)}-1…(1)

RD2＝{(1+γ0)/(1+γ2)}-1…(2)

如这些式子(1)、(2)及图2所示，输出侧的齿数比越接近输入侧齿数比γ0，速度比RD越接近值0，减速比越大。在本实施方式中，第1齿数比γ1被设定为比第2齿数比γ2更接近输入侧齿数比γ0的值，因此当第1太阳齿轮S1与输入轴SI连接时，得到更大的减速比，变速挡被设定为低速的1速挡，而当第2太阳齿轮S1与输入轴SI连接时，得到更小的减速比，变速挡被设定为高速的2速挡。

离合器机构MCL和相位同步机构MCC为了这样设定变速挡而有选择地对输入轴SI与第1太阳齿轮S1或第2太阳齿轮S2进行连接和断开。以下，对这些结构进行说明。

如图1所示，离合器机构MCL具有对第1太阳齿轮S1进行连接和断开的第1离合器CL1、以及对第2太阳齿轮S2进行连接和断开的第2离合器CL2。另外，设置有用于控制两个离合器CL1、CL2的动作的鼓SC。

鼓SC是实心的轴状部件，其与输入轴SI同轴地设置在中空的输入轴SI的内部，鼓SC在一端部(图1的右端部)旋转自如地支承于轴承(未图示)。另外，鼓SC的另一端部如后述那样与相位同步机构MCC连结，由此，在马达2动作时，鼓SC向与输入轴SI相同的方向(图3等的箭头方向)以相同的转速旋转。

如图4的(a)所示，第1离合器CL1配置在输入轴SI与第1太阳齿轮S1的内周面之间，具有用于对输入轴SI与第1太阳齿轮S1之间进行连接和断开的多个支柱31A、31B。

这些支柱由两对加速侧支柱31A和减速侧支柱31B构成。各对加速侧支柱31A和减速侧支柱31B具有彼此相同的结构，并且在周向上对置，彼此对称地设置。因此，作为它们的代表，下面首先对加速侧支柱31A和与其相关的结构进行说明。

如图3所示，在输入轴SI设置有沿轴线方向延伸的支轴35。加速侧支柱31A为圆弧状，从径向的内侧与支轴35卡合，被安装为转动自如，加速侧支柱31A与输入轴SI及鼓SC大致同心地设置，并沿着第1太阳齿轮S1的内周面34延伸。

另外，加速侧支柱31A由从支轴35向输入轴SI的旋转方向(图3的顺时针方向)延伸的卡合部31a和向相反方向延伸的被驱动部31b构成，卡合部31a的端面成为卡合面31c。另一方面，在第1太阳齿轮S1的内周面34，沿周向等间隔地设置有向内侧突出的多个内齿36，通过使加速侧支柱31A的卡合面31c与这些内齿36中的一个卡合，输入轴SI与第1太阳齿轮S1连接，加速侧成为挂挡状态。

另外，卡合面31c的角度被设定为使得经由内齿36作用的来自第1太阳齿轮S1的反作用力(该图的箭头X)的延长线通过支轴35的中心或径向外侧(挂挡侧)。通过该设定，作用的转矩(反作用力)越大，加速侧支柱31A越被引入到啮合侧，由此，加速侧支柱31A被可靠地保持成不会从支轴35脱出。

在输入轴SI上，在与加速侧支柱31A的卡合部31a对应的位置形成有弹簧容纳槽37，在该弹簧容纳槽37中容纳有固定弹簧32。固定弹簧32由螺旋弹簧构成，其两端部与弹簧容纳槽37的底部的弹簧承受部37a和卡合部31a抵接，由此，对加速侧支柱31A始终向图4的逆时针方向(挂挡侧)施力。

另外，在输入轴SI上，在与被驱动部31b的端部附近对应的位置形成有沿径向贯通的滚珠容纳孔38。在该滚珠容纳孔38中容纳有滚珠33，并且滚珠33从滚珠容纳孔38向鼓SC侧局部地突出。在鼓SC的外周面，在滚珠容纳孔38的附近形成有鼓槽39。该鼓槽39在周向上以规定长度延伸，其两端部形成为曲线状，成为与相邻的外周面的过渡部。

通过以上的结构，在鼓SC的鼓槽39位于滚珠容纳孔38的下侧的情况下，容纳在滚珠容纳孔38中的滚珠33落入鼓槽39中。在该状态下，加速侧支柱31A通过固定弹簧32的作用力向图3的逆时针方向转动，卡合面31c位于能够与第1太阳齿轮S1的内齿36卡合的卡合位置(图3的位置)。

另一方面，在鼓槽39不位于滚珠容纳孔38的下侧的情况下，滚珠33借助于鼓SC的外周面而抵抗固定弹簧32的作用力被向外侧推起，按压加速侧支柱31A的被驱动部31b。由此，加速侧支柱31A向该图(图3)的顺时针方向转动，卡合面31c位于不能与第1太阳齿轮S1的内齿36卡合的卡合解除位置(未图示)。

另一方面，减速侧支柱31B具有与上述加速侧支柱31A相同的结构，且包括固定弹簧32、滚珠33等其他结构要素在内，都与加速侧支柱31A在周向上对称地设置。另外，对于鼓槽39，在加速侧及减速侧支柱31A、31B之间是共用的，能够同时容纳两个支柱31A、31B用的两个滚珠33、33。

如图4的(b)所示，第2离合器CL2具有与上述第1离合器CL1完全相同的结构，两对加速侧支柱41A和减速侧支柱41B、以及固定弹簧32、滚珠33、鼓槽39等同样地设置。

另一方面，从图4的(a)、(b)的比较可知，在第1及第2离合器CL1、CL2之间设定成，鼓SC中的鼓槽39的周向的位置(角度)不同，鼓槽39与滚珠33等的位置关系不同。根据该结构，通过变更鼓SC相对于输入轴SI的周向的相对角度(以下，适当地称为“相对相位”)，能够将第1及第2离合器CL1、CL2中的一方控制为连接状态，同时将另一方控制为断开状态，由此，能够将变速挡切换设定为1速挡或2速挡。

所述相位同步机构MCC使该相对相位同步，并且在变速时进行变更。如图1所示，相位同步机构MCC配置在马达2的外部，具有第3行星齿轮机构PG3和第4行星齿轮机构PG4。这些行星齿轮机构PG3、PG4都是单小齿轮式的结构，与输入轴SI及鼓SC同轴且以在轴线方向上彼此并列的状态配置。

第3行星齿轮机构PG3具备：第3太阳齿轮S3，其与输入轴SI连结；多个第3小齿轮P3，它们与第3太阳齿轮S3啮合，并旋转自如地支承于第3行星架C3；以及第3齿圈R3，其与多个第3小齿轮P3啮合。第3齿圈R3固定于不动的壳体CA。

第4行星齿轮机构PG4具备：第4太阳齿轮S4，其与鼓SC连结；多个第4小齿轮P4，它们与第4太阳齿轮S4啮合，并旋转自如地支承于与第3行星齿轮机构PG3共用的第3行星架C3；以及第4齿圈R4，其与多个第4小齿轮P4啮合。第4齿圈R4与由致动器等构成的操作部51连结，在操作部51停止时第4齿圈R4被保持为固定状态，在操作部51动作时，第4齿圈R4根据其操作量进行转动。另外，第3太阳齿轮S3和第4太阳齿轮S4的齿数ZS3、ZS4彼此相等，第3齿圈R3和第4齿圈R4的齿数ZR3、ZR4彼此相等。

根据以上的结构，在第4齿圈R4被固定的状态下，鼓SC在保持与输入轴SI的相对相位的同时以相同的转速旋转。另外，当第4齿圈R4借助于操作部51的操作而转动时，根据其转动角度和齿数，鼓SC相对于输入轴SI进行转动，由此相对相位发生变化。鼓SC和输入轴SI保持变化的相对相位的同时以相同的转速旋转。这样，通过操作相位同步机构MCC的操作部51来控制相对相位。

以下，参照图4～图8，对将变速装置1的动作从1速挡升挡为2速挡，然后从2速挡降挡为1速挡的情况进行详细说明。另外，图4示出1速挡状态，图8示出2速挡状态，图5～图7分别示出两个变速挡间的升挡过程中或降挡过程中的状态。

在图4所示的1速挡状态(抵挡待机状态)下，相对相位被控制为规定的第1相位，在第1离合器CL1中，加速侧及减速侧的两个滚珠33、33在周向上具有些许余量地容纳在鼓槽39中，并落入其中。因此，加速侧及减速侧支柱31A、31B位于与第1太阳齿轮S1的内齿36卡合的卡合位置，加速侧和减速侧都成为挂挡状态，第1太阳齿轮S1以与输入轴SI相同的转速旋转。

另一方面，在第2离合器CL2中，鼓槽39位于从减速侧的滚珠33向减速侧(图4的逆时针方向)偏移些许的位置，两个滚珠33、33被鼓SC抬起。因此，加速侧及减速侧支柱41A、41B位于从第2太阳齿轮S2的内齿36脱离的卡合解除位置，加速侧和减速侧都成为脱挡状态。另外，抵挡侧的第1离合器CL1处于挂挡状态，因此第2太阳齿轮S2的转速成为比输入轴SI低的状态。

在从该抵挡待机状态进行升挡的情况下，将相位同步机构MCC的操作部51向规定方向驱动规定量，使第4齿圈R4转动。由此，鼓SC相对于输入轴SI，从图4的位置向顺时针方向转动规定角度到图8的位置，相对相位被从第1相位控制为规定的第2相位。

图5示出鼓SC从图4的位置转动了较小角度的初始状态。在第1离合器CL1中，由于滚珠33、33依然留在鼓槽39内，因此其动作状态与图4的待机状态不变，加速侧及减速侧支柱31A、31B被保持在卡合位置，加速侧及减速侧的挂挡状态得以维持。

此时，在第2离合器CL2中，减速侧的滚珠33落入鼓槽39，由此减速侧支柱41B移动到卡合位置。在该情况下，如上所述，抵挡侧处于挂挡状态，由此第2太阳齿轮S2的转速比输入轴SI低，第2太阳齿轮S2处于被输入轴SI超越的状态，因此不进行经由减速侧支柱41B的转矩传递。

当鼓SC从图5的位置转动到图6的位置时，在第1离合器CL1中，鼓槽39从减速侧的滚珠33脱离，由此滚珠33被鼓SC推起。此时，在加速侧产生负荷的情况下，大致无负荷地进行减速侧支柱31B的解除(从卡合位置向卡合解除位置的移动)，另一方面，第1太阳齿轮S1被处于挂挡状态的加速侧支柱31A驱动，以与输入轴SI相同的转速旋转，因此不进行进一步的升挡动作。

另一方面，在减速侧产生负荷的情况下，减速侧支柱31B的卡合面31c被压靠于第1太阳齿轮S1的内齿36，因此，为了解除减速侧支柱31B，需要有克服该减速负荷的鼓SC的转矩，在鼓SC的转矩克服了减速负荷的时刻，减速侧支柱31B被解除。伴随于此，输入轴SI相对于第1太阳齿轮S1成为自由状态，输入轴SI的转速开始下降。另一方面，在第2离合器CL2中，在降低的输入轴SI的转速与第2太阳齿轮S2的转速一致的时刻，处于卡合位置的减速侧支柱41B与内齿36卡合，从而减速侧的挂挡完成，第2太阳齿轮S2的转速与输入轴SI的转速一致。

如上所述，在升挡时，如果在加速负荷过程中，则不进行升挡动作，在处于减速负荷过程中时进行升挡动作，由此，能够可靠地阻止同时产生抵挡侧的减速侧挂挡和高挡侧的加速侧挂挡的情况。

当鼓SC从图6的位置转动到图7的位置时，在第2离合器CL2中，加速侧的滚珠33落入鼓槽39，由此加速侧支柱41A移动到卡合位置。此时，在产生了加速负荷的情况下，一旦加速侧支柱41A的卡合面与第2太阳齿轮S2的内齿36吻合就与其卡合。由此，加速侧的挂挡结束，在该时刻，向2速挡的升挡实质上结束。

另外，当这样第2离合器CL2中的挂挡结束时，在第1离合器CL1中，输入轴SI的转速低于第1太阳齿轮S1的转速，成为输入轴SI被第1太阳齿轮S1超越的状态，因此不进行经由加速侧支柱31A的转矩传递。

当鼓SC从图7的位置转动到图8的位置、相对相位达到第2相位时，在第1离合器CL1中，鼓槽39从加速侧的滚珠33脱离，由此加速侧支柱31A几乎无负荷地移动到卡合解除位置，由此，向2速挡的升挡结束。

在图8所示的2速挡状态(高挡待机状态)下，在第2离合器CL2中，加速侧及减速侧的滚珠33、33落入鼓槽39。因此，加速侧及减速侧支柱41A、41B位于卡合位置，加速侧和减速侧都成为挂挡状态，第2太阳齿轮S2以与输入轴SI相同的转速旋转。

另一方面，在第1离合器CL1中，鼓槽39位于从加速侧的滚珠33向加速侧(图8的顺时针方向)偏移些许的位置，滚珠33、33被鼓SC抬起。因此，加速侧及减速侧支柱31A、31B位于卡合解除位置，加速侧和减速侧都成为脱挡状态。另外，高挡侧的第2离合器CL2处于挂挡状态，因此第1太阳齿轮S1的转速成为比输入轴SI高的状态。

在从该高挡待机状态进行降挡的情况下，将相位同步机构MCC的操作部51向与上述的升挡的情况相反的方向驱动相同的规定量，使第4齿圈R4转动。由此，鼓SC相对于输入轴SI，从图8的位置向逆时针方向转动规定角度到图4的位置，相对相位被从第2相位控制为第1相位。

当鼓SC从图8的位置转动到图7的位置时，在第2离合器CL2中，滚珠33、33依然留在鼓槽39内，因此，其动作状态相对于图8的待机状态不变，加速侧及减速侧支柱41A、41B保持在卡合位置，维持了加速侧及减速侧的挂挡状态。

此时，在第1离合器CL1中，通过使加速侧的滚珠33落入鼓槽39，加速侧支柱31A移动到卡合位置。在该情况下，如上所述，高挡侧处于挂挡状态，从而第1太阳齿轮S1的转速比输入轴SI高，输入轴SI处于被第1太阳齿轮S1超越的状态，因此不进行经由加速侧支柱31A的转矩传递。

当鼓SC从图7位置转动到图6的位置时，在第2离合器CL2中，鼓槽39从加速侧的滚珠33脱离，从而滚珠33被鼓SC推起。此时，在减速侧产生了负荷的情况下，大致无负荷地进行加速侧支柱41A的解除，而第2太阳齿轮S2被处于挂挡状态的减速侧支柱41B驱动，以与输入轴SI相同的转速旋转，因此不进行进一步的降挡动作。

另一方面，在加速侧产生了负荷的情况下，加速侧支柱41A的卡合面被压靠于第2太阳齿轮S2的内齿36，因此，为了解除加速侧支柱41A，需要克服该加速负荷的鼓SC的转矩，在鼓SC的转矩克服加速负荷的时刻，加速侧支柱41A被解除。伴随于此，输入轴SI相对于第2太阳齿轮S2成为自由状态，输入轴SI的转速开始上升。另一方面，在第1离合器CL2中，在上升的输入轴SI的转速与第1太阳齿轮S1的转速一致的时刻，处于卡合位置的加速侧支柱31A与内齿36卡合，从而加速侧的挂挡结束，第1太阳齿轮S1的转速与输入轴SI的转速一致。

如上所述，在降挡时，如果在减速负荷中则不进行降挡动作，在加速负荷中时进行降挡动作，由此，能够可靠地阻止同时产生低挡侧的减速侧挂挡和高挡侧的加速侧挂挡的情况。

当鼓SC从图6位置转动到图5的位置时，在第1离合器CL1中，减速侧的滚珠33落入鼓槽39，由此减速侧支柱31B移动到卡合位置。此时，在产生了减速负荷的情况下，减速侧支柱31B的卡合面一旦与第1太阳齿轮S1的内齿36一致就与其卡合。由此，减速侧的挂挡完成，在该时刻，向1速挡的降挡实质上完成。

另外，当这样第1离合器CL1的挂挡完成时，在第2离合器CL2中，输入轴SI的转速超过第2太阳齿轮S2的转速，第2太阳齿轮S2成为被输入轴SI超越的状态，因此不进行经由减速侧支柱41B的转矩传递。

当鼓SC从图5位置转动到图4的位置、相对相位达到第1相位时，在第2离合器CL2中，鼓槽39从减速侧的滚珠33脱离，由此减速侧支柱41B几乎无负荷地移动到非卡合位置，由此，向1速挡的降挡完成。

如上所述，根据本实施方式的电动机用的变速装置1，通过相位同步机构MCC，将鼓SC相对于输入轴SI的相对相位控制为第1相位或第2相位，有选择地将第1离合器CL1或第2离合器CL2控制为连接状态，由此能够以彼此不同的两个减速比对马达2的动力进行变速。

另外，在将变速挡从1速挡升挡为2速挡的情况下，随着相对相位被从第1相位控制为第2相位，第1及第2离合器CL1、CL2的四个支柱、即减速侧支柱41B、减速侧支柱31B、加速侧支柱41A及加速侧支柱31A如上所述一个一个地依次进行动作，因此能够无间歇地进行升挡。同样地，在将变速挡从2速挡降挡为1速挡的情况下，随着相对相位被从第2相位控制为第1相位，加速侧支柱31A、加速侧支柱41A、减速侧支柱31B以及减速侧支柱41B如上所述一个一个地依次进行动作，因此能够无间歇地进行降挡。

此外，在马达2的内部空间中配置有行星齿轮机构PG0、第1行星齿轮机构PG1和第2行星齿轮机构PG2、以及离合器机构MCL，因此与马达和2列行星齿轮机构在轴线方向并列的以往的减速装置相比，能够缩短轴线方向长度，相应地能够使变速装置小型化。而且，由于三个行星齿轮机构PG0～PG2、输入轴SI、鼓SC及离合器机构MCC等配置成同轴，因此它们的啮合部分产生的啮合反作用力被抵消，减轻了作用于轴承等支承部的载荷，由此能够使支承部小型化，由此能够实现装置整体的进一步小型化。

另外，利用设置在行星架C与壳体CA之间的液压制动器21，能够释放离合器机构断开和接合时产生的冲击转矩。由此，减轻了作用于轴承等支承部的载荷，从而能够使支承部小型化，能够实现装置整体的进一步小型化。另外，在马达2故障的情况下，使致动器进行动作，断开液压制动器21，由此使行星架C空转，能够使来自变速装置1的动力输出停止。由此，不需要专用的分离机构，特别是在马达2作为轮内马达设置于车辆的情况下，能够容易地确保马达2故障时的车辆的安全性。

另外，本发明并不限定于所说明的实施方式，而能够以各种方式实施。例如，在实施方式中，作为离合器机构，使用了具有加速侧及减速侧的支柱的第1及第2离合器，但不限于此，只要能够容纳在电动机的内部空间中，能够有选择地进行输入轴SI与第1太阳齿轮S1或第2太阳齿轮S2的连接和断开，就可以使用其他类型的离合器机构。

另外，作为切换机构，使用了将相对相位控制为第1相位或第2相位的相位同步机构，但不限于此，根据离合器机构的结构，只要能够通过外部操作切换基于离合器机构的连接和断开，则可以采用其他适当的机构。

另外，实施方式是将变速装置1应用于作为车辆的动力源的马达2的例子，但本发明不限于此，能够广泛地应用于其他用途。此外，在本发明的主旨的范围内，能够适当地变更细节的结构。

Claims (4)

1.一种电动机用的变速装置，其对电动机的动力进行变速并从输出轴输出动力，

所述电动机用的变速装置的特征在于，

所述电动机由具有环状的转子的中空型的电动机构成，

在该电动机的内部空间中具备输入用的行星齿轮机构、以及输出用的第1行星齿轮机构和第2行星齿轮机构，该输入用的行星齿轮机构、以及输出用的第1行星齿轮机构和第2行星齿轮机构以与所述输出轴同轴且在轴线方向上彼此并列的状态配置，

所述输入用的行星齿轮机构具有：齿圈，其与所述电动机的所述转子是一体的；行星架，其与不动部连结；多个小齿轮，它们与所述齿圈啮合，并旋转自如地支承于所述行星架；以及太阳齿轮，其与该多个小齿轮啮合，并且一体地连结于与所述输出轴同轴地延伸的输入轴，

所述第1行星齿轮机构具有：第1齿圈，其与所述转子是一体的；第1行星架，其与所述输出轴连结；多个第1小齿轮，它们与所述第1齿圈啮合，并旋转自如地支承于所述第1行星架；以及第1太阳齿轮，其与该多个第1小齿轮啮合，

所述第2行星齿轮机构具有：第2齿圈，其与所述转子是一体的；多个第2小齿轮，它们与该第2齿圈啮合，并旋转自如地支承于所述第1行星架；以及第2太阳齿轮，其与该多个第2小齿轮啮合，

所述齿圈与所述太阳齿轮之齿数比、所述第1齿圈与所述第1太阳齿轮之齿数比、以及所述第2齿圈与所述第2太阳齿轮之齿数比被设定为彼此不同，

所述电动机用的变速装置还具备：

离合器机构，其与所述输入轴同轴地配置在所述电动机的内部空间中，有选择地对所述输入轴与所述第1太阳齿轮或所述第2太阳齿轮之间进行连接和断开；以及

切换机构，其用于切换基于所述离合器机构进行的连接和断开。

2.根据权利要求1所述的电动机用的变速装置，其特征在于，

所述行星架借助于能够断开和接合的液压制动器而与所述不动部连结。

3.根据权利要求1或2所述的电动机用的变速装置，其特征在于，

所述输入轴形成为中空状，

所述电动机用的变速装置还具备控制轴，所述控制轴在所述输入轴内与所述输入轴同轴地延伸，并构成为作为相对于该输入轴的周向上的相对角度的相对相位能够变更，

所述离合器机构具有：第1离合器，当所述相对相位为规定的第1相位时，该第1离合器对所述输入轴与所述第1太阳齿轮之间进行连接；以及第2离合器，当所述相对相位为与所述第1相位不同的规定的第2相位时，该第2离合器对所述输入轴与所述第2太阳齿轮之间进行连接，

所述切换机构由相位同步机构构成，所述相位同步机构配置在所述电动机的外部，使所述输入轴与所述控制轴以彼此相同的转速旋转，并且将所述相对相位控制为所述第1相位或所述第2相位。

4.根据权利要求3所述的电动机用的变速装置，其特征在于，

所述相位同步机构具有第3行星齿轮机构和第4行星齿轮机构，所述第3行星齿轮机构和第4行星齿轮机构以与所述输入轴和所述控制轴同轴且在轴线方向上彼此并列的状态配置，

所述第3行星齿轮机构具有：第3太阳齿轮，其与所述输入轴连结；第3行星架，其旋转自如；多个第3小齿轮，它们与所述第3太阳齿轮啮合，并旋转自如地支承于所述第3行星架；以及不能旋转的第3齿圈，其与该多个第3小齿轮啮合，

所述第4行星齿轮机构具有：第4太阳齿轮，其与所述控制轴连结；多个第4小齿轮，它们与该第4太阳齿轮啮合，并旋转自如地支承于所述第3行星架；以及第4齿圈，其与该多个第4小齿轮啮合，并与操作部连结，

所述第3太阳齿轮与所述第4太阳齿轮具有彼此相同的齿数，所述第3齿圈与所述第4齿圈具有彼此相同的齿数，

所述操作部构成为，当停止时将所述第4齿圈固定，当进行动作时根据其操作量使所述第4齿圈转动。