JP2009257546A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費悪化を招くことなく低コストで動力伝達状態を切替可能な動力伝達装置を提供すること。
【解決手段】中空円筒状に形成され、中心軸の軸方向に並設された第１のステータ１１および第２のステータ１２と、第１のステータ１１および第２のステータ１２の中空部分に配置され、回転磁界により第１のステータ１１および第２のステータ１２の中心軸を回転中心として回転自在かつ中心軸の軸方向にスライド自在なロータ１３と、第１のステータ１１および第２のステータ１２に位相差が生じるように通電を制御する通電制御回路６と、通電制御回路６の通電によって生じたロータ１３の中心軸の軸方向へのスライド動作を駆動源として、動力伝達状態を切り替える切替部とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力伝達装置に関し、特に多相電動機を備えた動力伝達装置に関する。

従来、この種の動力伝達装置として、差動機構としてのディファレンシャル機構の動力伝達状態を差動状態と非差動状態とに切り替えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この動力伝達装置は、直動型のアクチュエータに接続された操作軸と、操作軸の先端に接続されたフォークと、フォークと係合し、アクチュエータの駆動力によりスライドするデフロックスリーブとを備えている。

このデフロックスリーブには、ディファレンシャル機構に係合して非差動状態にする係合部が形成されており、動力伝達装置は、アクチュエータを駆動してデフロックスリーブをディファレンシャル機構に係合する係合位置と係合位置から離隔した離隔位置との間でスライドさせることにより差動状態と非差動状態とに切り替えるようになっている。そして、例えば、脱輪等により左右のいずれかの駆動輪が空転した場合であっても、非差動状態に切り替えられることにより、駆動輪の空転を抑えるようになっている。
特開平７−４０７５５号公報

しかしながら、このような差動機構を備えた動力伝達装置にあっては、デフロックスリーブを係合位置と離隔位置との間でスライドさせるためにアクチュエータやアクチュエータを制御するためのコントローラおよび配線等が必要となり、部品点数が増加して車両の重量化を招き、コストが増加するとともに燃費が悪化するという問題があった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、燃費悪化を招くことなく低コストで動力伝達状態を切替可能な動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明に係る動力伝達装置は、上記目的を達成するため、（１）駆動輪に向けて動力を伝達する動力伝達機構を備え、前記動力伝達機構の動力伝達状態を切り替える動力伝達装置において、中空円筒状に形成され、中心軸の軸方向に並設された一対のステータコアと、前記一対のステータコアのそれぞれに外装され、前記一対のステータコアに回転磁界を発生させるステータコイルと、前記ステータコアの中空部分に配置され、前記回転磁界により前記ステータコアの中心軸を回転中心として回転自在かつ前記中心軸の軸方向にスライド自在なロータと、前記一対のステータコアのそれぞれに外装されたステータコイルに位相差が生じるように通電を制御する通電制御部と、前記通電制御部の通電によって生じた前記ロータの前記中心軸の軸方向へのスライド動作を駆動源として、前記動力伝達状態を切り替える切替部とを備えるものから構成されている。

この構成により、一対のステータコアのそれぞれに外装されたステータコイルに、位相差が生じるように通電が制御され、各ステータコアに発生した回転磁界に傾きが生じるため、ロータに対して螺旋方向に力が働き、ロータが中心軸の軸方向にスライドする。そして、ロータのスライド動作を駆動源として動力伝達状態が切り替わるため、動力伝達状態を切り替えるための駆動源としてアクチュエータや、アクチュエータを制御するためのコントローラおよび配線等が不要となり、部品点数を削減して車両を軽量化することができ、燃費悪化を招くことなく低コストで動力伝達状態を切り替えることができる。

上記（１）に記載の動力伝達装置において、（２）前記動力伝達機構は、左右の前記駆動輪に接続された一対のドライブシャフトに動力を分配して伝達する差動機構を含み、前記切替部は、前記通電制御部の通電によって生じた前記ロータの前記中心軸の軸方向へのスライド動作を駆動源として、前記差動機構を差動可能な動力伝達状態と差動を禁止する動力伝達状態とに切り替えるものから構成されている。

この構成により、ロータのスライド動作を駆動源として差動機構が差動可能な動力伝達状態と差動を禁止する動力伝達状態とに切り替わるため、動力伝達状態を切り替えるための駆動源としてアクチュエータや、アクチュエータを制御するためのコントローラおよび配線等が不要となり、部品点数を削減して車両を軽量化することができ、燃費悪化を招くことなく低コストで動力伝達状態を切り替えることができる。
また、例えば、脱輪等により左右いずれかの駆動輪が空転した場合であっても、動力伝達状態が非差動状態に切り替えられることにより、駆動輪の空転を抑えることができる。

また、上記（２）に記載の動力伝達装置において、（３）前記差動機構は、前記一対のドライブシャフトのそれぞれに接続された一対のサイドギヤと、前記一対のサイドギヤにそれぞれ歯合する一対のピニオンギヤと、前記一対のピニオンギヤを回転自在に支持するとともに、駆動力を受けて回転するデフケースとを有し、前記切替部は、前記ロータと同軸上に配置され、前記一対のドライブシャフトのうち一方のドライブシャフトと前記デフケースとに係合可能な係合位置と前記係合位置から離隔した離隔位置との間でスライド自在なスリーブと、前記スリーブを前記離隔位置に向けて付勢する付勢部材とを有し、前記ロータの前記スリーブ側へのスライド動作によって前記スリーブが前記係合位置まで押圧されることにより差動を禁止する動力伝達状態に切り替え、前記付勢部材によって前記スリーブが前記離隔位置まで押し戻されることにより差動可能な動力伝達状態に切り替えるものから構成されている。

この構成により、差動を禁止する動力伝達状態に切り替えられる場合には、一対のステータコアのそれぞれに外装されたステータコイルに位相差が生じるように通電が制御され、ロータのスライド動作によってスリーブが係合位置まで押圧されて、スリーブを介して一対のドライブシャフトのうち一方のドライブシャフトとデフケースとが固定されることにより差動を禁止する動力伝達状態に切り替えられる。一方、動力伝達状態が差動可能な動力伝達状態に切り替えられる場合には、一対のステータコアのそれぞれに外装されたステータコイルに差動が禁止された動力伝達状態時と逆方向に位相差が生じるように通電が制御され、ロータがスリーブから離れるようにスライド動作して、スリーブが付勢部材によって離隔位置に押し戻されることによりドライブシャフトとデフケースとがスリーブから外れて差動可能な動力伝達状態に切り替えられる。このように、簡易な構成により差動を禁止する動力伝達状態と差動可能な動力伝達状態とに切り替えることができる。

また、上記（１）に記載の動力伝達装置において、（４）前記切替部は、前記通電制御部の通電によって生じた前記ロータの前記中心軸の軸方向へのスライド動作を駆動源として、前記動力伝達機構の動力伝達状態を前記動力伝達機構と前記ロータとが連結する連結状態と前記連結状態が遮断される遮断状態とに切り替えるものから構成されている。

この構成により、ロータのスライド動作を駆動源として連結状態と遮断状態とが切り替わるため、動力伝達状態を切り替えるための駆動源としてアクチュエータや、アクチュエータを制御するためのコントローラおよび配線等が不要となり、部品点数を削減して車両を軽量化することができ、燃費悪化を招くことなく低コストで動力伝達状態を切り替えることができる。
また、高速走行時には、遮断状態にしてロータと動力伝達機構とを遮断することにより、ロータに動力が伝達されなくなり、弱め界磁制御により誘起電圧を抑制するために余計な電気エネルギを費やすことを防止することができる。さらに、ロータに動力が伝達されなくなるため、ロータにおける潤滑油の攪拌抵抗を減少させることができる。このように、高速走行時における燃費悪化を防止することができる。

また、上記（４）に記載の動力伝達装置において、（５）前記切替部は、前記ロータと同軸上に配置され、前記ロータに係合可能な係合部材を有し、前記ロータの前記係合部材側へのスライド動作によって前記ロータと前記係合部材とが係合することにより前記連結状態に切り替え、前記ロータの前記係合部材と反対側へのスライド動作によって前記ロータと前記係合部材とが離隔することにより前記遮断状態に切り替えるものから構成されている。

この構成により、ロータの回転が駆動力として利用される場合には、一対のステータコアのそれぞれに外装されたステータコイルに位相差が生じるように通電が制御され、ロータがスライド動作して係合部材と係合して連結状態に切り替えられる。一方、高速走行時等のロータの回転が駆動力として利用されない場合には、一対のステータコアのそれぞれに外装されたステータコイルに連結状態時と逆方向に位相差が生じるように通電が制御され、ロータが係合部材から離隔するようにスライド動作して遮断状態に切り替えられる。このように、簡易な構成により連結状態と遮断状態とに切り替えることができる。

また、上記（５）に記載の動力伝達装置において、（６）前記切替部は、前記ロータと前記係合部材とが離隔する方向に前記ロータを付勢する付勢部材を有するものから構成されている。

この構成により、付勢部材によりロータが係合部材から離隔する方向に押し戻されるため、連結状態から遮断状態への切り替えにステータコイルの通電が不要となり、余計な電気エネルギが費やされることを防止することができる。

本発明によれば、燃費悪化を招くことなく低コストで動力伝達状態を切替可能な動力伝達装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１から図７は、本発明に係る動力伝達装置の第１の実施の形態を示す図であり、電動機により駆動輪を駆動する電気自動車に適用した例を示している。

（第１の実施の形態）
図１は、動力伝達装置の模式図であり、上半部がディファレンシャル機構の差動が許容された通常時の動力伝達状態を示し、下半部がディファレンシャル機構の差動が禁止されたデフロック時の動力伝達状態を示している。図２は、ステータの模式図である。図３は、デフロック機構の部分断面図である。

まず構成について説明する。
動力伝達装置１は、トランスアクスルケース２を備えており、トランスアクスルケース２内には、動力源となる電動機３と、ドライブシャフト１８ａ、１８ｂを介して動力を左右の駆動輪１９ａ、１９ｂに伝達する差動機構としてのディファレンシャル機構４と、電動機３から出力された動力をディファレンシャル機構４に伝達するギヤ列５とが収容されている。また、電動機３およびディファレンシャル機構４は、同軸上に配置されており、電動機３の回転中心部分をドライブシャフト１８ａが挿通するようになっている。なお、本発明に係る動力伝達機構は、ディファレンシャル機構４とギヤ列５とから構成されている。

また、電動機３には、通電制御部としての通電制御回路６が接続されており、通電制御回路６には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７およびバッテリ８が接続されている。そして、ＥＣＵ７から出力された制御信号に基づき通電制御回路６が制御されて、電動機３が通電されるようになっている。

電動機３は、中空円筒状に形成された第１のステータ１１および第２のステータ１２と、第１のステータ１１および第２のステータ１２の中空部分に配置されたロータ１３とを有している。第１のステータ１１および第２のステータ１２は、トランスアクスルケース２に固定されており、中心軸の軸方向に隣接して配置されている。

図２に示すように、第１のステータ１１は、ステータコア１４と、ステータコイルとしてのＵ相コイル１５、Ｖ相コイル１６、Ｗ相コイル１７とから構成されている。ステータコア１４は、環状のヨークから中心軸方向に延設された複数のティースを有し、この複数のティースにＵ相コイル１５、Ｖ相コイル１６、Ｗ相コイル１７を巻回している。

Ｕ相コイル１５、Ｖ相コイル１６、Ｗ相コイル１７は、周方向に１２０度間隔でステータコア１４の中心軸を挟んで対向する２箇所に巻回されており、各コイル１５、１６、１７は、ステータコア１４の中心軸を挟んで対向する２箇所において相互に巻回方向が逆向きとなっている。すなわち、ステータコア１４には、周方向に正巻きのＵ相コイル１５ａ、逆巻きのＷ相コイル１７ｂ、正巻きのＶ相コイル１６ａ、逆巻きのＵ相コイル１５ｂ、正巻きのＷ相コイル１７ａ、逆巻きのＶ相コイル１６ｂが６０度間隔で配置されている。また、第２のステータ１２も第１のステータ１１と同様に構成されている。

第１のステータ１１および第２のステータ１２のＵ相コイル１５、Ｖ相コイル１６、Ｗ相コイル１７には通電制御回路６が接続されており、通電制御回路６は、各ステータ１１、１２の各コイル１５、１６、１７に、３相交流を通電するようになっている。通電制御回路６は、バッテリ８からの直流を３相交流に変換するインバータと、インバータの下流において３相交流の出力先を切り替える複数のスイッチング素子とを有している。

通電制御回路６は、複数のスイッチング素子により３相交流の出力先を切り替えることにより、第１のステータ１１および第２のステータ１２に発生する回転磁界に位相差を生じさせて、ロータ１３に対して螺旋方向の力を発生させるようになっている。なお、第１のステータ１１および第２のステータ１２に発生する回転磁界の詳細については後述する。

図１に戻り、ロータ１３は、ロータシャフト２１と、ロータシャフト２１に嵌合したロータコア２２とから構成されており、第１のステータ１１および第２のステータ１２の中心軸を回転中心としてベアリング２３ａ、２３ｂを介してトランスアクスルケース２に回転自在に支持されている。ロータシャフト２１は、回転中心部分が貫通されており、この回転中心部分にドライブシャフト１８ａを挿通させた状態で、トランスアクスルケース２に回転自在かつスライド自在に支持されている。

ロータシャフト２１のディファレンシャル機構４側の端部には、環状溝２４が形成されており、環状溝２４には後述するフォーク４２が係合されている（図３参照）。また、ロータシャフト２１のロータコア２２と環状溝２４との間には、入力ギヤ２６が嵌合されており、この入力ギヤ２６によりロータ１３の動力がギヤ列５に入力されるようになっている。入力ギヤ２６は、歯幅が大きく形成されており、ロータ１３が中心軸の軸方向にスライド移動してもギヤ列５から外れないようになっている。

ロータコア２２は、第１のステータ１１および第２のステータ１２の内周面との間にわずかな空隙を挟んで配置されており、ロータコア２２の内部には、周方向に永久磁石が埋設されている。そして、この永久磁石と第１のステータ１１および第２のステータ１２に発生した回転磁界との吸引力によりロータ１３が回転するようになっている。

ギヤ列５は、入力ギヤ２６に歯合する第１の中間ギヤ３１と、中間シャフト３２を介して第１の中間ギヤ３１に固定され、ディファレンシャル機構４のデフリングギヤ３６に歯合する第２の中間ギヤ３３とから構成され、電動機３から入力ギヤ２６を介して入力された動力は、第１の中間ギヤ３１、中間シャフト３２、第２の中間ギヤ３３を介してディファレンシャル機構４に伝達されるようになっている。

ディファレンシャル機構４は、中空のデフケース３４を有しており、デフケース３４は、ベアリング３５ａ、３５ｂを介してトランスアクスルケース２に回転自在に支持されている。
デフケース３４の外周部には、第２の中間ギヤ３３に歯合するデフリングギヤ３６が固定されており、電動機３の動力が伝達されてデフケース３４が回転するようになっている。

また、デフケース３４の内部には、一対のピニオンギヤシャフト３７ａ、３７ｂが回転自在に支持されており、各ピニオンギヤシャフト３７ａ、３７ｂには、一対のピニオンギヤ３８ａ、３８ｂが固定されている。
各ピニオンギヤ３８ａ、３８ｂには、２体のサイドギヤ３９ａ、３９ｂがそれぞれ歯合しており、各サイドギヤ３９ａ、３９ｂには、左右の駆動輪１９ａ、１９ｂが接続されたドライブシャフト１８ａ、１８ｂがそれぞれ固定されている。

ここで、ディファレンシャル機構４の差動機能について簡単に説明する。ディファレンシャル機構４は、左右の駆動輪１９ａ、１９ｂの抵抗が同じ場合には、デフケース３４が回転するとピニオンギヤ３８ａ、３８ｂが自転せずに公転するため、デフリングギヤ３６の回転がそのままサイドギヤ３９ａ、３９ｂに伝達されるようになっている。

一方、左右の駆動輪１９ａ、１９ｂに抵抗差がある場合には、デフケース３４が回転するとピニオンギヤ３８ａ、３８ｂが左右の駆動輪１９ａ、１９ｂの抵抗差を吸収するように自転しつつ公転するため、抵抗の小さい駆動輪に接続されたサイドギヤには増速された回転が伝達され、抵抗の大きい駆動輪に接続されたサイドギヤには減速された回転が伝達されるようになっている。

このように、ディファレンシャル機構４は、左右の駆動輪１９ａ、１９ｂからの抵抗を利用して、電動機３から伝達された動力を左右の駆動輪１９ａ、１９ｂに分配して伝達しているため、車両の旋回時等の左右の駆動輪で移動距離が異なる場合にスリップや引きずりを防止するようになっている。

ディファレンシャル機構４と電動機３との間には、上記したディファレンシャル機構４の差動機能をロックする切替部としてのデフロック機構９が設けられている。図３に示すように、デフロック機構９は、デフケース３４とドライブシャフト１８ａとを一体にロックするスリーブとしてのデフロックスリーブ４１と、デフロックスリーブ４１とロータシャフト２１とを連結するフォーク４２と、フォーク４２とデフロックスリーブ４１との間に介設されたスラストベアリング４３と、デフロックスリーブ４１をロータ１３側に付勢する付勢部材としてのスプリング４４とを有している。

デフロックスリーブ４１は、ドライブシャフト１８ａが挿通するように円筒状に形成されており、フォーク４２が係合するスリーブ本体４６と、スリーブ本体４６に連なりデフケース３４およびドライブシャフト１８ａと係合するスリーブ係合部４７とから構成されている。

スリーブ本体４６の外周面には、環状の外周溝４８が形成されており、この外周溝４８にフォーク４２の一端側が納まることにより、デフロックスリーブ４１がフォーク４２に係合するようになっている。
スリーブ係合部４７は、スリーブ本体４６よりも小径に形成されており、外周面にはデフケース３４と係合するスプライン４７ａが形成され、内周面にはドライブシャフト１８ａと係合するスプライン４７ｂが形成されている。

また、デフケース３４のロータ１３側の端部は、デフロックスリーブ４１に係合する係合端部５１となっており、この係合端部５１の内周面にはスプライン５１ａが形成されている。ドライブシャフト１８ａのデフケース３４の係合端部５１の内側に位置する部分は、デフロックスリーブ４１と係合するシャフト係合部５４となっており、このシャフト係合部５４の外周面にはスプライン５４ａが形成されている。

そして、デフケース３４のスプライン５１ａおよびドライブシャフト１８ａのスプライン５４ａが、デフロックスリーブ４１のスプライン４７ａ、４７ｂとそれぞれ係合することにより、ドライブシャフト１８ａとデフケース３４とが一体回転するようにロックされる。

フォーク４２は、Ｕ字状に形成された一対の腕部６１、６２と、一対の腕部６１、６２を両端に固定したフォークシャフト６３とを有している。ロータ１３側の腕部６１は、ロータシャフト２１に形成された環状溝２４との間にわずかに隙間を空けた状態で係合しており、ロータ１３の回転を許容している。デフケース３４側の腕部６２は、スリーブ本体４６に形成された外周溝４８との間にわずかに隙間を空けた状態で係合しており、ロータ１３の回転を許容している。フォークシャフト６３は、トランスアクスルケース２にスライド自在に固定されており、ロータ１３およびデフロックスリーブ４１とともにスライド移動するようになっている。

スラストベアリング４３は、左右の両端部が中心軸を回転中心として相対回転するように構成されており、一端面がロータシャフト２１のデフケース３４側の端面に接触し、他端面がデフロックスリーブ４１のロータ１３側の端面に接触し、ロータ１３とデフロックスリーブ４１との間で生じる回転差を吸収するようになっている。

スプリング４４は、一端がデフケース３４に固定され、他端がデフロックスリーブ４１に固定されており、デフロックスリーブ４１をロータ１３側に付勢している。

図１に戻り、ＥＣＵ７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を含む入力インターフェース回路および駆動回路を含む出力インターフェース回路を有して構成されている。

また、ＥＣＵ７の入力インターフェースには、デフロックスイッチ６５が接続されており、運転者によりデフロックスイッチ６５がＯＮにされると、ＥＣＵ７から通電制御回路６に制御信号が出力される。そして、通電制御回路６は、ＥＣＵ７から出力された制御信号に基づいてスイッチング素子を切り替えて、第１のステータ１１と第２のステータ１２とに位相差が生じるように通電を制御する。これにより、第１のステータ１１および第２のステータ１２に発生する回転磁界が傾き、ロータ１３に対して螺旋方向に力が働くようになっている。

ここで、図４から図６を参照して、第１のステータおよび第２のステータの結線状態および第１のステータおよび第２のステータに発生する回転磁界について説明する。図４（ａ）は、通常走行時の結線状態を示す概念図、図４（ｂ）は、通常走行時の回転磁界の説明図である。図５（ａ）は、デフロック時の結線状態を示す概念図、図５（ｂ）は、デフロック時の回転磁界の説明図である。図６（ａ）は、デフロック解除時の結線状態を示す概念図、図６（ｂ）は、デフロック解除時の回転磁界の説明図である。なお、図４から図６においてＵ、Ｖ、Ｗは正方向に巻回されたコイルを示し、ｕ、ｖ、ｗは逆方向に巻回されたコイルをそれぞれ示している。

図４（ａ）に示すように、通常走行時は、第１のステータ１１および第２のステータ１２の隣り合うコイル同士が結線されており、第１のステータ１１および第２のステータ１２に位相差が生じないようになっている。この状態で、インバータから３相交流が通電されると、図４（ｂ）に示すように矢印Ａ１方向に回転磁界が発生するため、ロータ１３には回転磁界と同一方向の矢印Ａ２方向の回転力しか働かない。したがって、ロータ１３が中心軸の軸方向にスライド動作をすることがない。

ここで、運転者によりデフロックスイッチ６５がＯＮにされると、通電制御回路６のスイッチング素子が切り替えられて、図４（ａ）に示す結線状態から図５（ａ）に示す結線状態に切り替えられる。すなわち、第１のステータ１１の各コイルに対して第２のステータ１２の各コイルが１つずつずれたコイルに結線され、第１のステータ１１に対して第２のステータ１２の位相が遅れるようになっている。この状態で、インバータから３相交流が通電されると、図５（ｂ）に示すように矢印Ｂ１方向に回転磁界が発生するため、ロータ１３に螺旋方向に力が発生し、矢印Ｂ２方向の回転力および矢印Ｂ３方向の前進力が働くようになっている。

運転者によりデフロックスイッチ６５がＯＦＦにされると、通電制御回路６のスイッチング素子が切り替えられて、図５（ａ）に示す結線状態から図６（ａ）に示す結線状態に切り替えられる。すなわち、デフロック時とは逆方向に第１のステータ１１の各コイルに対して第２のステータ１２の各コイルが１つずつずれたコイルに結線され、第１のステータ１１に対して第２のステータ１２の位相が進むようになっている。この状態で、インバータから３相交流が通電されると、図６（ｂ）に示すように矢印Ｃ１方向に回転磁界が発生するため、ロータ１３に螺旋方向に力が発生し、矢印Ｃ２方向の回転力および矢印Ｃ３方向の後進力が働くようになっている。

次に図７を参照して、デフロック機構９によるデフロックについて説明する。図７は、本発明の実施の形態に係るデフロック機構９の動作状態を示す図であり、（ａ）はデフロック時の動作状態を示す説明図、（ｂ）はデフロック解除時の動作状態を示す説明図である。

通常走行時には、ロータ１３に対して回転力だけが働くため、デフロックスリーブ４１は、デフケース３４の係合端部５１およびドライブシャフト１８ａのシャフト係合部５４から離れた離隔位置５７に位置している。この状態からデフロックスイッチ６５がＯＮにされると、通電制御回路６の通電によりディファレンシャル機構４側に傾くように回転磁界が発生し、図７（ａ）に示すように、デフロックスリーブ４１がロータ１３に押圧されて、スプリング４４の付勢力に抗するようにして、離隔位置５７からデフケース３４の係合端部５１およびドライブシャフト１８ａのシャフト係合部５４に係合する係合位置５８に移動する。

デフロックスリーブ４１が、係合位置５８に到達すると、スリーブ係合部４７のスプライン４７ａ、４７ｂとデフケース３４のスプライン５１ａおよびドライブシャフト１８ａのスプライン５４ａとが係合し、デフケース３４とドライブシャフト１８ａとがデフロックスリーブ４１を介してロックされる。このように、デフロック機構９は、ロータ１３の前進方向のスライド動作を駆動源として、デフロックを実施するようになっている。

一方、この状態からデフロックスイッチ６５がＯＦＦにされると、通電制御回路６の通電によりディファレンシャル機構４側とは逆側に傾くように回転磁界が発生し、図７（ｂ）に示すように、ロータ１３の後進方向へのスライド動作とスプリング４４の付勢力によってデフロックスリーブ４１が、係合位置５８から離隔位置５７に移動する。

デフロックスリーブ４１が、離隔位置５７に到達すると、スリーブ係合部４７のスプライン４７ａ、４７ｂとデフケース３４のスプライン５１ａおよびドライブシャフト１８ａのスプライン５４ａとが完全に外れ、デフケース３４とドライブシャフト１８ａとのロックが解除される。このように、デフロック機構９は、ロータ１３の後進方向のスライド動作を駆動源として、デフロックを解除するようになっている。

以上のように、本実施の形態では、第１のステータ１１および第２のステータ１２に位相差が生じるように通電が制御され、各ステータ１１、１２に発生した回転磁界に傾きが生じるため、ロータ１３に対して螺旋方向に力が働き、ロータ１３が中心軸の軸方向にスライドする。そして、ロータ１３のスライド動作を駆動源としてデフロックを実施するようになっているため、デフロックを実施するための駆動源としてアクチュエータや、アクチュエータを制御するためのコントローラおよび配線等が不要となり、部品点数を削減して車両を軽量化することができ、燃費悪化を招くことなく低コストでデフロックを実施することができる。

なお、本実施の形態では、デフロックスイッチ６５によりデフロックを実施するようにしているが、左右の駆動輪１９ａ、１９ｂの回転数の差に基づいて、デフロックを実施するようにしてもよい。例えば、左右の駆動輪１９ａ、１９ｂのいずれか一方の空転時の基準回転数差をＥＣＵ７のＲＯＭに記憶しておき、図示しない車輪速センサによって左右の駆動輪１９ａ、１９ｂの回転数差が基準回転数差以上となった場合にデフロックを実施するようにする。

また、本実施の形態では、デフロックスリーブ４１のスプライン４７ａ、４７ｂとデフケース３４のスプライン５１ａおよびドライブシャフト１８ａのスプライン５４ａとを係合することによりデフロックを実施しているが、スプラインの代わりにキーやクラッチにより係合することでデフロックを実施するようにしてもよい。

（第２の実施の形態）
次に、図８から図１０を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。
本発明の第２の実施の形態に係る動力伝達装置は、上述した第１の実施の形態とはロータのスライド動作を駆動源として電動機とギヤ列との連結状態を切り替える点についてのみ相違する。したがって、同一の構成については、第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。図８および図９は、本発明に係る動力伝達装置の第２の実施の形態を示す図であり、動力伝達装置をハイブリッド車両に搭載した例を示している。

図８は、動力伝達装置の模式図である。なお、図８では、電動機から駆動輪までの伝達経路のみを記載し、エンジンから駆動輪までの伝達経路を省略して図示している。

図８に示すように、動力伝達装置７１は、トランスアクスルケース７２を備えており、トランスアクスルケース７２内には、動力源となる電動機７３と、ドライブシャフト８１ａ、８１ｂを介して動力を左右の駆動輪８２ａ、８２ｂに伝達するディファレンシャル機構７４と、電動機７３から出力された動力をディファレンシャル機構７４に伝達するギヤ列７５とが収容されている。

また、ギヤ列７５は、電動機７３のロータシャフト８７のディファレンシャル機構７４側の端部と断続可能となっており、ロータシャフト８７のディファレンシャル機構７４側の端部には、ギヤ列７５と連結するためのスプライン８７ａが形成されている。

また、電動機７３には、通電制御回路７６が接続されており、通電制御回路７６にはＥＣＵ（Electronic Control Unit）７７およびバッテリ７８が接続されている。ＥＣＵ７７は、図示しないエンジンの運転状態に基づいて電動機７３により車両の走行のアシストが必要か否かを判定するようになっており、走行のアシストが必要と判定した場合には電動機７３とギヤ列７５とを連結させるように通電制御回路７６に制御信号が出力され、走行のアシストが不要と判定した場合には電動機７３とギヤ列７５とを遮断させるように通電制御回路７６に制御信号が出力される。

ギヤ列７５は、ロータシャフト８７に連結される係合部材としての連結部９５と、連結シャフト９６を介して連結部９５に固定された入力ギヤ９４と、入力ギヤ９４に歯合する第１の中間ギヤ９１と、中間シャフト９２を介して第１の中間ギヤ９１に固定され、ディファレンシャル機構７４のデフリングギヤ８８に歯合する第２の中間ギヤ９３とから構成され、電動機７３から入力ギヤ９４を介して入力された動力は、第１の中間ギヤ９１、中間シャフト９２、第２の中間ギヤ９３を介してディファレンシャル機構７４に伝達されるようになっている。

連結部９５は、カップ状に形成されており、内周面にはスプライン９５ａが形成されており、ロータシャフト８７の端部に形成されたスプライン８７ａと係合することにより、ロータ８６をギヤ列７５に連結するようになっている。

図９を参照して、ロータとギヤ列との断続動作について説明する。図９は、ロータとギヤ列との断続状態を示す図であり、（ａ）は連結状態を示す説明図、（ｂ）は遮断状態を示す説明図である。

ＥＣＵ７７により電動機７３によるアシストが必要と判定された場合には、通電制御回路７６により第１のステータ８４および第２のステータ８５に対する通電が制御され、第１のステータ８４および第２のステータ８５には連結部９５側に傾くように回転磁界が発生する。そして、図９（ａ）に示すように、ロータ８６には、発生した回転磁界により、回転力および前進力が働き、連結部９５に向かって移動する。

そして、ロータシャフト８７の先端が、連結部９５に進入すると、ロータシャフト８７のスプライン８７ａと連結部９５のスプライン９５ａとが係合し、ロータ８６と連結部９５とが連結され、電動機７３の動力がギヤ列７５に伝達される。このように、ギヤ列７５は、ロータ８６の前進方向のスライド動作を駆動源として、ロータ８６と連結するようになっている。

一方、ＥＣＵ７７により電動機７３によるアシストが不要と判定された場合には、通電制御回路７６により第１のステータ８４および第２のステータ８５に対する通電が制御され、第１のステータ８４および第２のステータ８５には連結部９５側とは逆側に傾くように回転磁界が発生する。そして、図９（ｂ）に示すように、ロータ８６は、発生した回転磁界により回転力および後進力が働き、連結部９５から離隔する方向に移動する。

ロータシャフト８７の先端が、連結部９５の開放端から離れると、ロータ８６のスプライン８７ａから連結部９５のスプライン９５ａが完全に外れ、電動機７３とギヤ列７５とが遮断される。このように、ギヤ列７５は、ロータ８６の後進方向のスライド動作を駆動源として、ロータ８６との連結を遮断するようになっている。

以上のように、本実施の形態では、ロータ８６のスライド動作を駆動源として連結状態と遮断状態とが切り替わるため、ロータ８６とギヤ列７５との断続動作を切り替えるための駆動源としてアクチュエータや、アクチュエータを制御するためのコントローラおよび配線等が不要となり、部品点数を削減して車両を軽量化することができ、燃費悪化を招くことなく低コストで断続動作を切り替えることができる。

また、ＥＣＵ７７により電動機７３によるアシストが必要と判定された場合のみロータ８６とギヤ列７５とが連結されるため、高速走行時には遮断状態とされ、ロータ８６に動力が伝達されなくなり、弱め界磁制御により誘起電圧を抑制するために余計な電気エネルギを費やすことを防止することができる。さらに、ロータ８６に動力が伝達されなくなるため、ロータ８６における潤滑油の攪拌抵抗を減少させることができる。このように、高速走行時における燃費悪化を防止することができる。

なお、本実施の形態では、通電制御回路７６を通電して電動機７３とギヤ列７５との連結を遮断しているが、図１０に示すようにスプリング９７によりロータ８６を連結部９５から離隔する方向に付勢して電動機７３とギヤ列７５とを遮断するようにしてもよい。この場合、スプリング９７の一端をトランスアクスルケース７２に固定し、他端をロータ８６に当接したスラストベアリング９８に固定するようにする。

この構成より、スプリング９７によってロータ８６が連結部９５から離隔する方向に押し戻されるため、連結状態から遮断状態への切り替えに第１のステータ８４および第２のステータ８５への通電が不要となり、余計な電気エネルギが費やされることを防止することができる。

また、本実施の形態では、ロータ８６に形成されたスプライン８７ａと連結部９５に形成されたスプライン９５ａとを係合することによりロータ８６とギヤ列７５とを連結しているが、スプラインの代わりにキーやクラッチにより係合するようにしてもよい。

なお、上記の各実施の形態では、通電制御回路の結線を切り替えることにより、第１のステータと第２のステータとに位相差を生じさせているが、通電制御回路にインバータを２つ設けて、第１のステータと第２のステータとに位相差を生じさせるようにしてもよい。

なお、上記の各実施の形態では、隣接して配置された第１のステータと第２のステータとの合計幅がロータコアの幅よりも小さい構成となっているが、第１のステータと第２のステータとの合計幅がロータコアの幅よりも大きい構成としてもよい。これにより、磁力によりロータコアが第１のステータおよび第２のステータに引き寄せられるため、通常走行時に振動によりロータが中心軸の軸方向にずれるのを防止することができる。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上説明したように、本発明は、燃費悪化を招くことなく低コストで動力伝達状態を切替可能とするものであり、特に多相電動機を備えた動力伝達装置に有用である。

本発明に係る動力伝達装置の第１の実施の形態を示す図であり、動力伝達装置の模式図である。 本発明に係る動力伝達装置の第１の実施の形態を示す図であり、ステータの模式図である。 本発明に係る動力伝達装置の第１の実施の形態を示す図であり、デフロック機構の部分断面図である。 本発明に係る動力伝達装置の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は通常走行時の結線状態を示す概念図、（ｂ）は通常走行時の回転磁界の説明図である。 本発明に係る動力伝達装置の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）はデフロック時の結線状態を示す概念図、（ｂ）はデフロック時の回転磁界の説明図である。 本発明に係る動力伝達装置の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）はデフロック解除時の結線状態を示す概念図、（ｂ）はデフロック解除時の回転磁界の説明図である。 本発明に係る動力伝達装置の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）はデフロック時の動作状態を示す説明図、（ｂ）はデフロック解除時の動作状態を示す説明図である。 本発明に係る動力伝達装置の第２の実施の形態を示す図であり、動力伝達装置の模式図である。 本発明に係る動力伝達装置の第２の実施の形態を示す図であり、（ａ）は連結状態を示す説明図、（ｂ）は遮断状態を示す説明図である。 本発明に係る動力伝達装置の変形例を示す模式図である。

符号の説明

１、７１ 動力伝達装置
３、７３ 電動機
４、７４ ディファレンシャル機構（動力伝達機構、差動機構）
５、７５ ギヤ列（動力伝達機構）
６、７６ 通電制御回路（通電制御部）
７、７７ ＥＣＵ
８、７８ バッテリ
９ デフロック機構（切替部）
１１、８４ 第１のステータ
１２、８５ 第２のステータ
１３、８６ ロータ
１４ ステータコア
１５ Ｕ相コイル（ステータコイル）
１６ Ｖ相コイル（ステータコイル）
１７ Ｗ相コイル（ステータコイル）
１８ａ、１８ｂ ドライブシャフト
１９ａ、１９ｂ 駆動輪
２１、８７ ロータシャフト
２２ ロータコア
３４ デフケース
３８ａ、３８ｂ ピニオンギヤ
３９ａ、３９ｂ サイドギヤ
４１ デフロックスリーブ（スリーブ）
４２ フォーク
４３ スラストベアリング
４４、９７ スプリング（付勢部材）
６５ デフロックスイッチ
９５ 連結部（係合部材）
９６ 連結シャフト

Claims (6)

1. 駆動輪に向けて動力を伝達する動力伝達機構を備え、前記動力伝達機構の動力伝達状態を切り替える動力伝達装置において、
   中空円筒状に形成され、中心軸の軸方向に並設された一対のステータコアと、
   前記一対のステータコアのそれぞれに外装され、前記一対のステータコアに回転磁界を発生させるステータコイルと、
   前記ステータコアの中空部分に配置され、前記回転磁界により前記ステータコアの中心軸を回転中心として回転自在かつ前記中心軸の軸方向にスライド自在なロータと、
   前記一対のステータコアのそれぞれに外装されたステータコイルに位相差が生じるように通電を制御する通電制御部と、
   前記通電制御部の通電によって生じた前記ロータの前記中心軸の軸方向へのスライド動作を駆動源として、前記動力伝達状態を切り替える切替部とを備えたことを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記動力伝達機構は、
   左右の前記駆動輪に接続された一対のドライブシャフトに動力を分配して伝達する差動機構を含み、
   前記切替部は、
   前記通電制御部の通電によって生じた前記ロータの前記中心軸の軸方向へのスライド動作を駆動源として、前記差動機構を差動可能な動力伝達状態と差動を禁止する動力伝達状態とに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記差動機構は、
   前記一対のドライブシャフトのそれぞれに接続された一対のサイドギヤと、
   前記一対のサイドギヤにそれぞれ歯合する一対のピニオンギヤと、
   前記一対のピニオンギヤを回転自在に支持するとともに、駆動力を受けて回転するデフケースとを有し、
   前記切替部は、
   前記ロータと同軸上に配置され、前記一対のドライブシャフトのうち一方のドライブシャフトと前記デフケースとに係合可能な係合位置と前記係合位置から離隔した離隔位置との間でスライド自在なスリーブと、
   前記スリーブを前記離隔位置に向けて付勢する付勢部材とを有し、
   前記ロータの前記スリーブ側へのスライド動作によって前記スリーブが前記係合位置まで押圧されることにより差動を禁止する動力伝達状態に切り替え、前記付勢部材によって前記スリーブが前記離隔位置まで押し戻されることにより差動可能な動力伝達状態に切り替えることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達装置。
4. 前記切替部は、
   前記通電制御部の通電によって生じた前記ロータの前記中心軸の軸方向へのスライド動作を駆動源として、前記動力伝達機構の動力伝達状態を前記動力伝達機構と前記ロータとが連結する連結状態と前記連結状態が遮断される遮断状態とに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
5. 前記切替部は、
   前記ロータと同軸上に配置され、前記ロータに係合可能な係合部材を有し、
   前記ロータの前記係合部材側へのスライド動作によって前記ロータと前記係合部材とが係合することにより前記連結状態に切り替え、前記ロータの前記係合部材と反対側へのスライド動作によって前記ロータと前記係合部材とが離隔することにより前記遮断状態に切り替えることを特徴とする請求項４に記載の動力伝達装置。
6. 前記切替部は、
   前記ロータと前記係合部材とが離隔する方向に前記ロータを付勢する付勢部材を有することを特徴とする請求項５に記載の動力伝達装置。

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