JP2011057030A - Vehicular motor driving device and automobile - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電動モータを駆動源として備え、その電動モータの出力を減速して車輪へ伝達する車両用モータ駆動装置およびそのモータ駆動装置を搭載した自動車に関する。 The present invention relates to a vehicle motor drive device that includes an electric motor as a drive source, decelerates the output of the electric motor, and transmits the output to wheels, and an automobile equipped with the motor drive device.
電気自動車およびハイブリッド車の駆動装置に用いられる車両用モータ駆動装置として、特許文献1および2に記載されたものが従来から知られている。ここで、特許文献1に記載された車両用モータ駆動装置においては、モータの回転をベルト式無段変速機(CVT)あるいは遊星歯車式変速機からなる変速機に入力して変速し、その変速機から出力される回転をディファレンシャルギヤに入力して、左右の補助駆動輪(後輪)を回転させるようにしている。
As a vehicle motor drive device used for a drive device of an electric vehicle and a hybrid vehicle, those described in
また、特許文献2に記載された車両用モータ駆動装置においては、モータから出力される回転を遊星歯車式変速機の変速機に入力して変速し、その変速機から出力される回転をディファレンシャルギヤに入力して、左右の補助駆動輪(後輪)を回転させるようにしている。
Further, in the vehicle motor drive device described in
ところで、特許文献1に記載された車両用モータ駆動装置においては、モータから補助駆動輪へのトルク伝達経路が常に閉じた状態にあるため、エンジンのみの動力で車両を走行させる走行モードでは、補助駆動輪からの回転によって、変速機およびモータが回転されることになり、エネルギの損失が大きいという不都合がある。特に、モータとして、永久磁石式同期モータを採用した場合、誘導モータに比べてモータを回転させることによる動力損失が大きい。
By the way, in the vehicle motor drive device described in
一方、特許文献2に記載の車両用モータ駆動装置においては、変速機に設けられたキーのスライドによって、変速機をLoギヤの状態、Hiギヤの状態およびニュートラルの状態に切り換えることができるようにしているため、そのニュートラルの状態に切り換えることによって補助駆動輪から変速機やモータが回転されるのを防止することができるが、キーをスライドして遊星歯車機構のリングギヤとケーシングとを結合し、あるいは、上記リングギヤとサンギヤとを結合する変速の切換時に、相対回転する2つの部材をシンクロさせ、その相対回転速度差を小さくした状態でなければ2部品を結合することができない。そのため、シンクロに要する時間が長く、その間、車両は空走状態となり、ドライバビリティや商品性を低下させることになる。
On the other hand, in the vehicle motor drive device described in
そこで、この発明の発明者は、車輪側から回転されるのを防止することができ、しかも、変速の切換えを迅速に行なうことができるようにした車両用モータ駆動装置を検討し、そのような車両用モータ駆動装置として、電動モータと、平行軸間に変速比が異なる複数のギヤ列が設けられ、そのギヤ列のトルク伝達経路を切り換えることによって前記電動モータから出力される回転を複数段に変速する常時噛合い式の変速機と、その変速機から出力される動力を左右の車輪に分配するディファレンシャルギヤと、ローラおよびそのローラを保持する保持器を有し、その保持器の回転制御により係合、解除して前記変速機の各変速段毎のギヤを平行軸に対して締結、解除するギヤ列と同数の2ウェイローラクラッチと、その2ウェイローラクラッチの保持器の回転を制御して、2ウェイローラクラッチの係合、係合解除を切り換える変速切換アクチュエータとからなる車両用モータ駆動装置を考案した。 Therefore, the inventor of the present invention has studied a vehicle motor drive device that can prevent rotation from the wheel side and that can perform speed change switching quickly. As a vehicle motor drive device, an electric motor and a plurality of gear trains having different gear ratios between parallel shafts are provided, and the rotation output from the electric motor is switched to a plurality of stages by switching torque transmission paths of the gear trains. It has a constantly meshing transmission that changes speed, a differential gear that distributes the power output from the transmission to the left and right wheels, a roller and a retainer that retains the roller. The same number of two-way roller clutches as the number of gear trains to be engaged and disengaged to engage and disengage the gears for each gear stage of the transmission with respect to the parallel shaft, By controlling the rotation of the cage, 2-way roller clutch engagement devised a vehicle motor driving system comprising a gear shifting actuator for switching the disengagement.
前記2ウェイローラクラッチとしては、平行軸とギヤとの間に組込まれて平行軸に回り止めされた内輪を有し、その内輪の外周とギヤの内周における一方に円筒面を形成し、他方にその円筒面との間で周方向の両端が狭小のくさび空間を形成するカム面を設け、そのカム面と円筒面間にローラを組込み、そのローラをギヤと内輪間に組込まれた保持器で保持し、前記カム面が形成された側の部材と保持器との間に、前記ローラが円筒面とカム面に対して係合解除された中立位置に保持器を弾性保持するスイッチばねを組込んだ構成のものを採用することができる。 The two-way roller clutch has an inner ring that is incorporated between a parallel shaft and a gear and is prevented from rotating around the parallel shaft, and forms a cylindrical surface on one of the outer periphery of the inner ring and the inner periphery of the gear, Is provided with a cam surface in which both ends in the circumferential direction form a narrow wedge space between the cylindrical surface, a roller is incorporated between the cam surface and the cylindrical surface, and the roller is incorporated between the gear and the inner ring. A switch spring that elastically holds the cage in a neutral position where the roller is disengaged from the cylindrical surface and the cam surface between the member on the side where the cam surface is formed and the cage. A built-in configuration can be adopted.
また、前記変速切換アクチュエータとしては、保持器に回り止めされ、前記円筒面が形成された側の部材の一側面に向けて移動可能に設けられた摩擦板と、その摩擦板を円筒面が形成された部材から離反する係合解除位置に向けて付勢する弾性部材と、前記摩擦板を円筒面が形成された部材に向けてシフトさせるシフト機構とからなるものを採用することができる。 Further, as the speed change switching actuator, a friction plate that is prevented from rotating by a cage and is movable toward one side surface of the member on which the cylindrical surface is formed, and a cylindrical surface that forms the friction plate It is possible to employ an elastic member that urges toward a disengagement position that is separated from the formed member, and a shift mechanism that shifts the friction plate toward the member on which the cylindrical surface is formed.
上記車両用モータ駆動装置の変速段を切換える場合、その切換えは、まず、現変速段の2ウェイローラクラッチを係合解除し、次に、次変速段の2ウェイローラクラッチを係合させることによって行なう。ここで、現変速段の2ウェイローラクラッチを係合解除するときに、現変速段の2ウェイローラクラッチの出入力部材間でトルクが伝達していると、そのトルクが2ウェイローラクラッチの係合解除を妨げるので、2ウェイローラクラッチの変速切換アクチュエータを作動させただけでは、現変速段の2ウェイローラクラッチを係合解除することができない。 When switching the speed of the vehicle motor drive device, the switching is performed by first disengaging the 2-way roller clutch of the current speed and then engaging the 2-way roller clutch of the next speed. Do. Here, if the torque is transmitted between the input / output members of the 2-way roller clutch at the current speed when the 2-way roller clutch at the current speed is released, the torque is applied to the engagement of the 2-way roller clutch. Since the engagement is prevented, the two-way roller clutch at the current shift stage cannot be disengaged only by operating the shift switching actuator of the two-way roller clutch.
このため、現変速段の2ウェイローラクラッチを確実に係合解除するためには、2ウェイローラクラッチの変速切換アクチュエータを作動させるだけでなく、2ウェイローラクラッチの出入力部材間で伝達されるトルクをゼロまで低下させる必要がある。 Therefore, in order to reliably disengage the two-way roller clutch at the current gear stage, not only the shift switching actuator of the two-way roller clutch is operated but also transmitted between the input / output members of the two-way roller clutch. It is necessary to reduce the torque to zero.
一方、2ウェイローラクラッチを係合解除するときに、2ウェイローラクラッチの出入力部材間で伝達されるトルクをいったんゼロまで低下させるようにした車両用の変速段切換装置として、特許文献3,4に記載のものが知られている。
On the other hand, as a shift stage switching device for a vehicle in which the torque transmitted between the input / output members of the 2-way roller clutch is once reduced to zero when the 2-way roller clutch is disengaged,
特許文献3の変速段切換装置は、エンジンから出力される回転を複数段に変速する常時噛合い式の変速機と、その変速機の各変速段毎のギヤを平行軸に対して締結、解除するギヤ列と同数の2ウェイローラクラッチと、その2ウェイローラクラッチの保持器の回転を制御して、2ウェイローラクラッチの係合、係合解除を切り換える変速切換アクチュエータと、エンジンのスロットルバルブ開度を制御するスロットルアクチュエータとを有する。
The shift speed switching device of
この変速段切換装置において、変速切換指令を受けたとき、変速切換アクチュエータは、現変速段の2ウェイローラクラッチの係合を解除するように作動を開始し、これと同時に、スロットルアクチュエータは、現変速段の2ウェイローラクラッチの出入力部材間で伝達されるトルクがゼロとなるようにスロットルバルブ開度を制御する。 In this gear change device, when a gear change command is received, the gear change actuator starts to release the engagement of the two-way roller clutch of the current gear, and at the same time, the throttle actuator The throttle valve opening is controlled so that the torque transmitted between the input / output members of the two-way roller clutch at the shift stage becomes zero.
また、特許文献4の変速段切換装置は、エンジンから出力される回転を複数段に変速する常時噛合い式の変速機と、エンジンと変速機の間でトルクの伝達と遮断を切換える電磁クラッチと、前記変速機の各変速段毎のギヤを平行軸に対して締結、解除するギヤ列と同数の2ウェイローラクラッチと、その2ウェイローラクラッチの保持器の回転を制御して、2ウェイローラクラッチの係合、係合解除を切り換える変速切換アクチュエータとを有する。
In addition, a gear stage switching device disclosed in
この変速段切換装置において、変速切換指令を受けたとき、変速切換アクチュエータは、現変速段の2ウェイローラクラッチの係合を解除するように作動を開始し、これと同時に、電磁クラッチは、エンジンと変速機の間でトルクの伝達を遮断する。 In this speed change device, when a gear change command is received, the gear change actuator starts operation to release the engagement of the two-way roller clutch of the current gear, and at the same time, the electromagnetic clutch And torque transmission between the transmission and the transmission.
しかし、特許文献3,4の変速段切換装置は、変速切換アクチュエータの作動開始と同時に車輪を駆動するトルクがゼロとなるため、変速切換時のトルク抜けの時間(空走時間)が長いという問題があった。
However, the speed change devices of
この発明が解決しようとする課題は、変速切換時のトルク抜けの時間が短い車両用モータ駆動装置および電気自動車ならびにハイブリッド車を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a vehicle motor drive device, an electric vehicle, and a hybrid vehicle that have a short torque removal time when shifting gears.
上記の課題を解決するため、この発明に係る車両用モータ駆動装置おいては、電動モータと、平行軸間に変速比が異なる複数のギヤ列が設けられ、そのギヤ列のトルク伝達経路を切り換えることによって前記電動モータから出力される回転を複数段に変速する常時噛合い式の変速機と、その変速機から出力される動力を左右の車輪に分配するディファレンシャルギヤと、ローラおよびそのローラを保持する保持器を有し、その保持器の回転制御により係合、係合解除して前記変速機の各変速段毎のギヤを平行軸に対して締結、解除するギヤ列と同数の2ウェイローラクラッチと、その2ウェイローラクラッチの保持器の回転を制御して、2ウェイローラクラッチの係合、係合解除を切り換える変速切換アクチュエータと、前記電動モータと変速切換アクチュエータの作動を制御する電子制御装置とからなり、
前記2ウェイローラクラッチは、平行軸とギヤとの間に組込まれて平行軸に回り止めされた内輪を有し、その内輪の外周とギヤの内周における一方に円筒面を形成し、他方にその円筒面との間で周方向の両端が狭小のくさび空間を形成するカム面を設け、そのカム面と円筒面間にローラを組込み、そのローラをギヤと内輪間に組込まれた保持器で保持し、前記カム面が形成された側の部材と保持器との間に、前記ローラが円筒面とカム面に対して係合解除された中立位置に保持器を弾性保持するスイッチばねを組込んだ構成からなり、
前記変速切換アクチュエータは、保持器に回り止めされ、前記円筒面が形成された側の部材の一側面に向けて移動可能に設けられた摩擦板と、その摩擦板を円筒面が形成された部材から離反する係合解除位置に向けて付勢する弾性部材と、前記摩擦板を円筒面が形成された部材に向けてシフトさせるシフト機構とからなり、
前記電子制御装置は、変速切換指令を受けたときに、現変速段の2ウェイローラクラッチの前記円筒面が形成された部材から摩擦板が離反するように変速切換アクチュエータを作動させ、このとき、現変速段の2ウェイローラクラッチの前記円筒面が形成された部材から摩擦板が離反したか否かを判定し、前記摩擦板が離反したと判定した後に、前記電動モータのモータトルクを現変速段の2ウェイローラクラッチが係合解除可能となる大きさに変化させる制御を行ない、この制御によって現変速段の2ウェイローラクラッチを係合解除した後、次変速段の2ウェイローラクラッチを係合させる構成を採用したのである。
In order to solve the above-described problem, in the vehicle motor drive device according to the present invention, a plurality of gear trains having different gear ratios are provided between the electric motor and the parallel shaft, and the torque transmission path of the gear train is switched. Thus, a continuously meshing transmission that shifts the rotation output from the electric motor to a plurality of stages, a differential gear that distributes the power output from the transmission to the left and right wheels, and the roller and the roller are held. A two-way roller having the same number as the gear train that engages and disengages by rotation control of the retainer, and fastens and releases the gear for each gear stage with respect to the parallel shaft. A shift switching actuator for controlling the rotation of the clutch and the retainer of the two-way roller clutch to switch engagement and disengagement of the two-way roller clutch, and the electric motor. Consists of a electronic control unit for controlling the operation of switch actuator,
The two-way roller clutch has an inner ring that is incorporated between a parallel shaft and a gear and is prevented from rotating around the parallel shaft, and forms a cylindrical surface on one of the outer periphery of the inner ring and the inner periphery of the gear, A cage that has a cam surface that forms a narrow wedge space at both ends in the circumferential direction between the cylindrical surface, a roller is assembled between the cam surface and the cylindrical surface, and the roller is assembled between the gear and the inner ring. A switch spring that elastically holds the retainer at a neutral position where the roller is disengaged from the cylindrical surface and the cam surface is assembled between the retainer and the member on the side where the cam surface is formed. The structure
The speed change actuator is provided with a friction plate that is prevented from rotating by a cage and is movable toward one side of the member on which the cylindrical surface is formed, and a member on which the friction plate is formed with a cylindrical surface An elastic member that urges toward a disengagement position that is disengaged from, and a shift mechanism that shifts the friction plate toward the member on which the cylindrical surface is formed,
When the electronic control unit receives a shift switching command, the electronic control unit operates the shift switching actuator so that the friction plate is separated from the member on which the cylindrical surface of the two-way roller clutch of the current shift stage is formed, It is determined whether or not the friction plate has separated from the member on which the cylindrical surface of the two-way roller clutch of the current gear stage is formed, and after determining that the friction plate has separated, the motor torque of the electric motor is changed to the current speed change. Control is performed to change the size so that the two-way roller clutch of the second gear can be disengaged. With this control, the two-way roller clutch of the current gear is disengaged, and then the two-way roller clutch of the next gear is engaged. The configuration to be combined was adopted.
上記の構成からなる車両用モータ駆動装置において、変速切換アクチュエータの作動により、各変速段のギヤ列に組込まれた2ウェイローラクラッチの1つを係合して平行軸とギヤとを締結状態に切換えることにより、電動モータの回転は締結状態のギヤ列により変速されてディファレンシャルギヤに伝達され、左右の車輪が回転する。 In the vehicle motor drive device having the above-described configuration, the parallel shaft and the gear are brought into an engaged state by engaging one of the two-way roller clutches incorporated in the gear train of each shift stage by the operation of the shift switching actuator. By switching, the rotation of the electric motor is changed by the engaged gear train and transmitted to the differential gear, and the left and right wheels rotate.
また、変速切換アクチュエータの作動により、上記2ウェイローラクラッチを係合解除状態に切換えると、電動モータからディファレンシャルギヤへのトルク伝達が遮断される。その2ウェイローラクラッチの係合解除状態で、平行軸とギヤは相対回転し得る状態にあるため、車輪側から回転トルクが伝達されると、ギヤが空回転し、平行軸は回転しない。 Further, when the two-way roller clutch is switched to the disengaged state by the operation of the shift switching actuator, torque transmission from the electric motor to the differential gear is interrupted. Since the parallel shaft and the gear can rotate relative to each other when the two-way roller clutch is disengaged, when the rotational torque is transmitted from the wheel side, the gear rotates idly and the parallel shaft does not rotate.
また、変速切換指令を受けたとき、変速切換アクチュエータは、現変速段の2ウェイローラクラッチの前記円筒面が形成された部材から摩擦板が離反するように作動するが、このとき、電子制御装置によって摩擦板が離反したと判定された後に、前記電動モータのモータトルクを現変速段の2ウェイローラクラッチが係合解除可能となる大きさに変化させる制御を行なうので、電子制御装置によって摩擦板が離反したと判定されるまでの間は、電動モータのモータトルクが維持され、トルク抜けが生じない。 Further, when receiving a shift switching command, the shift switching actuator operates so that the friction plate separates from the member on which the cylindrical surface of the two-way roller clutch of the current shift stage is formed. Since it is determined that the friction plate has been separated by the electronic control unit, the motor torque of the electric motor is controlled to change to a magnitude that allows the two-way roller clutch of the current gear stage to be disengaged. Until it is determined that the motor is separated, the motor torque of the electric motor is maintained and no torque is lost.
ここで、前記変速切換指令がシフトアップの変速切換指令であるときは、前記電動モータのモータトルクを現変速段の2ウェイローラクラッチが係合解除可能となる大きさに変化させる前記制御として、前記電動モータを減速する制御を採用することができる。 Here, when the shift switching command is a shift-up shift switching command, the control for changing the motor torque of the electric motor to a magnitude that allows the two-way roller clutch of the current shift stage to be disengaged, Control for decelerating the electric motor can be employed.
また、前記変速切換指令がシフトダウンの変速切換指令であるときは、前記電動モータのモータトルクを現変速段の2ウェイローラクラッチが係合解除可能となる大きさに変化させる前記制御として、現変速段の2ウェイローラクラッチの出入力部材間で伝達されるトルクをゼロにする制御を採用することができる。 Further, when the shift change command is a shift down shift change command, the control for changing the motor torque of the electric motor to a magnitude at which the two-way roller clutch of the current shift stage can be disengaged is performed. It is possible to employ a control that makes the torque transmitted between the input / output members of the two-way roller clutch of the gear stage zero.
この発明に係る電気自動車においては、車両の前部に設けられた左右一対の前輪と後部に設けられた左右一対の後輪の少なくとも一方を上記のモータ駆動装置により駆動する構成を採用したのである。 The electric vehicle according to the present invention employs a configuration in which at least one of the pair of left and right front wheels provided at the front portion of the vehicle and the pair of left and right rear wheels provided at the rear portion is driven by the motor driving device. .
また、この発明に係るハイブリッド車においては、車両の前部に設けられた左右一対の前輪と後部に設けられた左右一対の後輪の一方をエンジンで駆動し、他方を上記のモータ駆動装置により駆動する構成を採用したのである。 In the hybrid vehicle according to the present invention, one of the pair of left and right front wheels provided at the front portion of the vehicle and the pair of left and right rear wheels provided at the rear portion is driven by the engine, and the other is driven by the motor drive device described above. The driving structure was adopted.
上記のようなハイブリッド車へのモータ駆動装置の採用において、エンジンの駆動による走行時、2ウェイローラクラッチを係合解除状態としておくことにより、モータによって駆動される車輪側から変速機やモータが回転されるのを防止することができ、エネルギの損失を抑制することができる。 When the motor drive device is used in the hybrid vehicle as described above, the transmission and the motor rotate from the wheel side driven by the motor by disengaging the two-way roller clutch when the engine is driven by driving. Can be prevented and energy loss can be suppressed.
シフト機構として、前記平行軸に平行配置された軸方向に移動可能なシフトロッドと、そのシフトロッドを軸方向に移動させるアクチュエータと、前記シフトロッドに支持され、そのシフトロッドの軸方向の移動時に前記スリーブと共に制御リングを円筒面が形成された部材に向けて移動させるシフトフォークとからなるもの採用することができる。 As a shift mechanism, a shift rod arranged in parallel to the parallel shaft and movable in the axial direction, an actuator for moving the shift rod in the axial direction, supported by the shift rod, and when the shift rod moves in the axial direction A shift fork that moves the control ring toward the member having the cylindrical surface together with the sleeve may be employed.
上記変速切換アクチュエータにおいて、アクチュエータによりシフトロッドを軸方向に移動させると、シフトフォークによりスリーブおよび制御リングが円筒面が形成された部材に向けて移動し、上記制御リングにより摩擦板が円筒面が形成された部材に押し付けられて、その部材と摩擦係合する。その摩擦係合により、保持器は円筒面が形成された部材と連結された状態となるため、保持器はカム面が形成された部材に対して相対回転し、ローラが円筒面およびカム面に係合して、2ウェイローラクラッチは直ちに係合状態になり、電動モータの回転は減速されてディファレンシャルギヤに伝達され、車輪が回転する。 In the above speed change actuator, when the shift rod is moved in the axial direction by the actuator, the sleeve and the control ring are moved toward the member on which the cylindrical surface is formed by the shift fork, and the friction plate is formed on the cylindrical surface by the control ring. Pressed against the formed member and frictionally engaged with the member. Due to the frictional engagement, the cage is connected to the member having the cylindrical surface, so that the cage rotates relative to the member having the cam surface, and the roller moves to the cylindrical surface and the cam surface. When the two-way roller clutch is engaged, the electric motor is immediately engaged, the rotation of the electric motor is decelerated and transmitted to the differential gear, and the wheel rotates.
ここで、カム面が形成された部材と一体に回転する回転部材を平行軸上に設け、前記摩擦板が摩擦係合解除位置まで移動した時、その摩擦板を回転部材に対して回転方向に係合させる係合手段を設けておくと、車両の急加減速時に2ウェイローラクラッチの保持器およびローラに作用する慣性力や摩擦力によるドラグトルクによって、ローラが誤係合するのを防止することができる。 Here, a rotating member that rotates integrally with the member on which the cam surface is formed is provided on the parallel shaft, and when the friction plate moves to the friction engagement release position, the friction plate is rotated in the rotation direction with respect to the rotating member. By providing an engaging means for engaging the roller, it is possible to prevent the roller from being erroneously engaged by a drag torque due to an inertial force or a frictional force acting on the cage and the roller of the two-way roller clutch when the vehicle is suddenly accelerated or decelerated. be able to.
また、制御リングを隣接するギヤ列間に組込み、その制御リングの両側に一対の摩擦板を設け、一方の摩擦板を一方のギヤ列に組込まれた2ウェイローラクラッチの保持器に回り止めし、他方の摩擦板を他方のギヤ列に組込まれた2ウェイローラクラッチの保持器に回り止めして、1つの変速切換アクチュエータによって2組の2ウェイローラクラッチの締結、係合解除を制御し得るように構成すると、モータ駆動装置の小型化を図ることができる。 In addition, a control ring is incorporated between adjacent gear trains, a pair of friction plates are provided on both sides of the control ring, and one friction plate is prevented from rotating on a retainer of a two-way roller clutch incorporated in one gear train. The other friction plate is prevented from rotating around the cage of the two-way roller clutch incorporated in the other gear train, and the engagement and disengagement of the two sets of two-way roller clutches can be controlled by one shift switching actuator. If comprised in this way, size reduction of a motor drive device can be achieved.
さらに、制御リングとスリーブの対向面間に転がり軸受を組込んでおくと、制御リングからスリーブへの回転伝達を遮断することができるため、変速比の切換えを円滑に行なうことができる。 Furthermore, if a rolling bearing is incorporated between the opposing surfaces of the control ring and the sleeve, the transmission of rotation from the control ring to the sleeve can be cut off, so that the gear ratio can be switched smoothly.
さらに、摩擦板と制御リングの対向面間に転がり軸受を組込んでおくと、制御リングとの接触部に作用する摩擦抵抗の低減化を図ることができるため、摩擦板が円筒面が形成された部材の側面に対する摩擦係合時に、摩擦板を制御リングに対して円滑に相対回転させることができ、2ウェイローラクラッチを確実に係合させることができる。 Furthermore, if a rolling bearing is incorporated between the opposing surfaces of the friction plate and the control ring, the frictional resistance acting on the contact portion with the control ring can be reduced, so that the friction plate is formed with a cylindrical surface. The friction plate can be smoothly rotated relative to the control ring at the time of friction engagement with the side surface of the member, and the two-way roller clutch can be reliably engaged.
上記変速切換アクチュエータにおいて、シフトロッドを軸方向に移動させるアクチュエータは、モータであってもよく、あるいは、シフトロッドに接続されるシリンダあるいはソレノイドであってもよい。 In the shift switching actuator, the actuator for moving the shift rod in the axial direction may be a motor, or a cylinder or a solenoid connected to the shift rod.
モータを採用する場合は、そのモータの回転をシフトロッドの軸方向への移動に変換する運動変換機構を設けるようにする。その運動変換機構として、シフトロッドを中心に回転自在に支持され、モータにより回転されるナット部材の内周に雌ねじを設け、その雌ねじをシフトロッドの外周に形成された雄ねじにねじ係合した構成からなるものを採用することができる。 When a motor is employed, a motion conversion mechanism that converts rotation of the motor into movement of the shift rod in the axial direction is provided. As the motion conversion mechanism, a structure in which a female screw is provided on the inner periphery of a nut member that is rotatably supported around a shift rod and rotated by a motor, and the female screw is engaged with a male screw formed on the outer periphery of the shift rod. Can be used.
上記のように、この発明においては、電子制御装置によって摩擦板が離反したと判定されるまでの間は、電動モータのモータトルクが維持され、トルク抜けが生じない。そのため、変速切換アクチュエータの作動開始と同時にモータトルクがゼロとなる制御を行なうものと比較して、変速切換時のトルク抜けの時間が短い。 As described above, in the present invention, the motor torque of the electric motor is maintained and torque loss does not occur until the electronic control unit determines that the friction plate has separated. For this reason, the time for torque removal at the time of shifting is shorter than that in which the motor torque is controlled to be zero at the same time as the operation of the shifting actuator is started.
また、電動モータから出力される回転を複数段に変速する常時噛合い式の変速機の各変速段毎のギヤと平行軸間に2ウェイローラクラッチを組込み、その2ウェイローラクラッチの係合、係合解除を変速切換アクチュエータによって制御するようにしたので、上記2ウェイローラクラッチの係合解除により、車輪側からの回転により、変速機やモータが回転されるのを防止することができる。このため、この発明に係るモータ駆動装置をハイブリッド車に搭載して補助駆動輪を駆動する構成を採用することにより、エンジンのみの動力で車両を走行させる走行モードでのエネルギの損失を抑制することができる。 In addition, a two-way roller clutch is incorporated between the gears and parallel shafts of each gear stage of a constantly meshing transmission that shifts the rotation output from the electric motor into a plurality of stages, and the engagement of the two-way roller clutch; Since the disengagement is controlled by the shift switching actuator, the disengagement of the two-way roller clutch can prevent the transmission and the motor from being rotated by the rotation from the wheel side. For this reason, by adopting a configuration in which the motor drive device according to the present invention is mounted on a hybrid vehicle to drive auxiliary drive wheels, energy loss in a travel mode in which the vehicle is driven by the power of only the engine is suppressed. Can do.
また、変速切換アクチュエータの作動によって2ウェイローラクラッチの保持器の回転を制御することにより、その2ウェイローラクラッチが直ちに係合および係合解除するため、変速の切換えを迅速に行なうことができる。 Further, by controlling the rotation of the retainer of the two-way roller clutch by the operation of the shift switching actuator, the two-way roller clutch is immediately engaged and disengaged, so that the shift can be quickly switched.
以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図1(イ)は、この発明に係るモータ駆動装置Aによって左右一対の前輪1を駆動するようにした電気自動車EVを示す。また、図1(ロ)は、エンジンEによって左右一対の駆動輪としての前輪1を駆動し、上記モータ駆動装置Aによって左右一対の補助駆動輪としての後輪2を駆動するハイブリッド車HVを示し、上記エンジンEの回転を、トランスミッションTおよびディファレンシャルギヤDを介して前輪1に伝達するようにしている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A shows an electric vehicle EV in which a pair of left and right
図2に示すように、モータ駆動装置Aは、電動モータ10と、その電動モータ10の出力軸11の回転を変速する変速機20と、その変速機20から出力される動力を、図1(イ)に示す電気自動車EVの左右一対の前輪1に分配し、または、図1(ロ)に示すハイブリッド車HVの左右一対の後輪2に分配するディファレンシャルギヤ80とを有している。
As shown in FIG. 2, the motor drive device A converts the
変速機20は、第1シャフト21と第2シャフト22間に第1減速ギヤ列23と第2減速ギヤ列24を設けた常時噛合い式減速機からなる。
The
第1シャフト21および第2シャフト22は、ハウジング25内に組込まれた対向一対の軸受26により回転自在に支持されて平行の配置とされ、上記第1シャフト21が電動モータ10の出力軸11に接続されている。
The
第1減速ギヤ列23は、第1シャフト21に第1入力ギヤ23aを設け、その第1入力ギヤ23aに噛合する第1出力ギヤ23bを第2シャフト22を中心にして回転自在としている。
The first
一方、第2減速ギヤ列24は、第1シャフト21に第2入力ギヤ24aを設け、その第2入力ギヤ24aに噛合する第2出力ギヤ24bを第2シャフト22を中心にして回転自在としており、その第2減速ギヤ列24の減速比は第1減速ギヤ列23の減速比より小さくなっている。
On the other hand, the second
図3乃至図5に示すように、第1出力ギヤ23bと第2シャフト22との間には、その第1出力ギヤ23bと第2シャフト22とを締結、解除する第1の2ウェイローラクラッチ30Aが組込まれている。また、第2出力ギヤ24bと第2シャフト22間には、その第2出力ギヤ24bと第2シャフト22を締結、解除する第2の2ウェイローラクラッチ30Bが組込まれている。
As shown in FIGS. 3 to 5, a first two-way roller clutch that fastens and releases the
ここで、第1の2ウェイローラクラッチ30Aと、第2の2ウェイローラクラッチ30Bは、同一の構成であって左右対称の向きとされているため、第1の2ウェイローラクラッチ30Aを以下に説明し、第2の2ウェイローラクラッチ30Bについては、同一の部品に同一の符号を付して説明を省略する。 Here, since the first two-way roller clutch 30A and the second two-way roller clutch 30B have the same configuration and are symmetric, the first two-way roller clutch 30A is described below. The second 2-way roller clutch 30B will be described with the same reference numerals assigned to the same components, and the description thereof will be omitted.
第1の2ウェイローラクラッチ30は、第2シャフト22に内輪31を、スプライン32による嵌合として回り止めし、その内輪31の外周に第1出力ギヤ23bの内周に形成された円筒面33との間で周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成する複数の平坦なカム面34を周方向に等間隔に設け、各カム面34と円筒面33間にローラ35を組込み、そのローラ35を第1出力ギヤ23bと内輪31間に組込まれた保持器36で保持している。
The first two-way roller clutch 30 prevents the
また、内輪31の軸方向の一端面に円形の凹部37を形成し、その凹部37内にスイッチばね38の円形部38aを嵌合し、その円形部38aの両端から外向きに設けられた一対の押圧片38bを、凹部37の外周壁に形成された切欠き39から保持器36の一端面に形成された切欠部40に挿入し、その一対の押圧片38bで切欠き39および切欠部40の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧して、ローラ35が円筒面33およびカム面34に対して係合解除する中立位置に保持器36を弾性保持している。
In addition, a
ここで、第1出力ギヤ23bの内側に組込まれた内輪31と第2出力ギヤ24bの内側に組込まれた内輪31は、その対向部間に組込まれた回転部材としての間座41と、第2シャフト22に嵌合された一対のストッパリング44により両側から挟持されて軸方向に非可動の支持とされている。また、間座41は対向一対の内輪31のそれぞれと一体に回転するようになっている。
Here, the
一対の内輪31には、ストッパリング44と対向する外端部に円筒形の軸受嵌合面42が形成され、その軸受嵌合面42に嵌合された軸受43によって、第1出力ギヤ23bおよび第2出力ギヤ24bが内輪31に対して回転自在に支持されている。
A cylindrical
第1の2ウェイローラクラッチ30Aと第2の2ウェイローラクラッチ30Bは、図6乃至図8に示す変速切換アクチュエータ50によって係合、係合解除が制御される。
Engagement / disengagement of the first 2-way roller clutch 30A and the second 2-way roller clutch 30B is controlled by the
変速切換アクチュエータ50は、間座41の外周に軸方向に移動可能な制御リング51を嵌合して回転自在に支持し、その制御リング51の両側に配置された一対の摩擦板52a、52bの一方を第1の2ウェイローラクラッチ30Aの保持器36に回り止めし、かつ、他方を第2の2ウェイローラクラッチ30Bの保持器36に回り止めし、上記制御リング51をシフト機構60により第1出力ギヤ23bに向けて移動させ、その第1出力ギヤ23bの側面に押し付けられる摩擦板52aの摩擦係合により保持器36を第1出力ギヤ23bに連結して、その保持器36と内輪31の相対回転により、ローラ35を円筒面33およびカム面34に係合させるようにしている。
The
また、シフト機構60により制御リング51を第2出力ギヤ24bに向けて移動させ、その第2出力ギヤ24bの側面に押し付けられる摩擦板52bの摩擦係合により保持器36を第2出力ギヤ24bに連結して、その保持器36と内輪31の相対回転により、ローラ35を円筒面33およびカム面34に係合させるようにしている。
Further, the
ここで、一対の摩擦板52a、52bは環状をなし、その内径面に形成されたL形の係合片53を保持器36に形成された前記切欠部40に係合して、摩擦板52a、52bのそれぞれを保持器36に回り止めしている。また、係合片53と内輪31の対向面間にワッシャ54と弾性部材55とを組込み、その弾性部材55によって摩擦板52a、52bのそれぞれを内輪31から離反する係合解除位置に向けて付勢している。
Here, the pair of
さらに、係合片53の内端に係合溝57を形成し、一方、間座41の外周には、その係合溝57とで係合手段56を形成する複数の係合突条58を設け、上記摩擦板52a、52bが係合解除位置まで移動した際、係合溝57を係合突条58の一つに係合させて、間座41に一体化された内輪31と保持器36とが相対的に回転するのを防止し、ローラ35を中立位置に保持するようにしている。
Further, an
図6に示すように、シフト機構60は、第2シャフト22に平行に配置されたシフトロッド61をハウジング25に取り付けられた一対の滑り軸受62によりスライド自在に支持し、そのシフトロッド61にシフトフォーク63を取付け、一方、制御リング51の外周に嵌合された転がり軸受64でスリーブ65を回転自在に支持し、かつ、軸方向に非可動に支持し、そのスリーブ65の外周に環状溝66を設け、その環状溝66にシフトフォーク63の先端の二股片63aを嵌合し、上記シフトロッド61をアクチュエータ67により軸方向に移動させて、スリーブ65と共に制御リング51を軸方向に移動させるようにしている。
As shown in FIG. 6, the
アクチュエータ67として、シフトロッド61に接続されるシリンダやソレノイドを採用することができるが、ここでは、モータ68を採用し、そのモータ68の出力軸69の回転を運動変換機構70によりシフトロッド61の軸方向への移動に変換するようにしている。
As the
すなわち、モータ68の出力軸69に設けられた駆動ギヤ71にナット部材としての従動ギヤ72を噛合し、その従動ギヤ72を対向一対の軸受73により回転自在に支持し、その従動ギヤ72の内周に形成された雌ねじ74をシフトロッド61の端部外周に形成された雄ねじ75にねじ係合し、上記従動ギヤ72の定位置での回転により、シフトロッド61を軸方向に移動させるようにしている。
That is, a
図2に示すように、第2シャフト22の軸端部には、その第2シャフト22の回転をディファレンシャルギヤ80に伝達するアウトプットギヤ76が設けられている。
As shown in FIG. 2, an
ディファレンシャルギヤ80は、アウトプットギヤ76に噛合するリングギヤ81をハウジング25によって回転自在に支持されたデフケース82に取付け、上記デフケース82により両端部が回転自在に支持されたピニオン軸83に一対のピニオン84を取付け、その一対のピニオン84のそれぞれに一対のサイドギヤ85を噛合した構成とされ、その一対のサイドギヤ85のそれぞれにアクスル86の軸端部が接続されている。
In the
電動モータ10の回転は、図11に示す電子制御装置90から出力される制御信号によって制御される。電子制御装置90には、第1シャフト回転センサ91から第1シャフト21の回転速度を示す検知信号が、第2シャフト回転センサ92から第2シャフト22の回転速度を示す検知信号が、シフト位置センサ93からシフトフォーク63の位置を示す検知信号がそれぞれ入力される。シフト位置センサ93としては、例えば、シフトロッド61に接続したポテンショメータが挙げられる。また、電子制御装置90からは、モータ68の回転を制御する制御信号が出力される。
The rotation of the
実施の形態で示す車両用モータ駆動装置Aは上記の構造からなり、図3は、一対の摩擦板52a、52bが第1出力ギヤ23bおよび第2出力ギヤ24bから離反する係合解除位置に保持された状態を示し、上記第1出力ギヤ23bの内側に組込まれた第1の2ウェイローラクラッチ30Aおよび第2出力ギヤ24bの内側に組込まれた第2の2ウェイローラクラッチ30Bのそれぞれは、図4に示すように、係合解除状態にある。
The vehicle motor drive device A shown in the embodiment has the above-described structure, and FIG. 3 shows that the pair of
このため、電動モータ10が駆動されて第1シャフト21が回転しても、その回転は第1入力ギヤ23aからこれに噛合する第1出力ギヤ23bに伝達され、また、第2入力ギヤ24aからこれに噛合する第2出力ギヤ24bに伝達されるが、第2シャフト22に伝達されず、第1出力ギヤ23bおよび第2出力ギヤ24bが空転する。
For this reason, even if the
第1出力ギヤ23bおよび第2出力ギヤ24bの空転状態において、2ウェイローラクラッチ30A、30Bの中立状態にあるローラ35には円筒面33との接触により、ドラグトルクが作用して、保持器36を回転させようとする。
In the idling state of the
このとき、保持器36に回り止めされた摩擦板52a、52bのそれぞれは、係合溝57と係合突条58に係合によって内輪31に対して回り止めされているため、保持器36も内輪31に対して回り止めされる状態にある。このため、ローラ35に作用するドラグトルクによって、内輪31と保持器36とが相対回転するようなことはなく、第1、第2の2ウェイローラクラッチ30A、30Bが誤係合するという不都合の発生はない。
At this time, each of the
電動モータ10の駆動によって第1出力ギヤ23bおよび第2出力ギヤ24bのそれぞれが空転する状態において、図6に示すモータ68の駆動によりシフトロッド61を同図の右方向に移動させると、シフトフォーク63によってスリーブ65および制御リング51がシフトロッド61と同方向に移動され、その制御リング51により、摩擦板52aが第1出力ギヤ23bの側面に押し付けられる。
When the
このとき、摩擦板52aの係合溝57と間座41の係合突条58の係合が解除し、また、摩擦板52aは、第1出力ギヤ23bの側面に摩擦係合するため、保持器36は第1出力ギヤ23bに連結される状態になる。
At this time, the engagement between the
このため、第1の2ウェイローラクラッチ30Aの保持器36が内輪31に対して相対回転し、ローラ35が円筒面33およびカム面34に係合し、第1出力ギヤ23bの回転は、第1の2ウェイローラクラッチ30Aを介して第2シャフト22に直ちに伝達される。また、第2シャフト22の回転はディファレンシャルギヤ80を介してアクスル86に伝達される。
Therefore, the
その結果、図1(イ)に示す電気自動車EVにおいては、前輪1が回転することになり、その電気自動車EVを走行させることができると共に、図1(ロ)に示すハイブリッド車HVにおいては、補助駆動輪としての後輪2が回転し、前輪1の駆動をアシストすることになる。
As a result, in the electric vehicle EV shown in FIG. 1 (a), the
ここで、内輪31と保持器36が相対回転すると、スイッチばね38が弾性変形する。そのため、モータ68を上記の逆方向に回転し、シフトロッド61を上記の逆の方向に移動(図6の左方向)させて、制御リング51を第1出力ギヤ23bから離反する方向に移動させると、摩擦板52aは弾性部材55の復元弾性により、第1出力ギヤ23bから離反し、同時にスイッチばね38の復元弾性により、保持器36が復帰回動され、ローラ35は中立位置に戻されることになり、第1シャフト21から第2シャフト22への回転伝達が直ちに遮断されることになる。
Here, when the
シフトロッド61を同方向(図6の左方向)にさらに移動させると、制御リング51の押圧により、摩擦板52bが第2出力ギヤ24bの側面に押し付けられて摩擦係合する。
When the
このため、第2の2ウェイローラクラッチ30Bの保持器36が内輪31に対して相対回転し、ローラ35が円筒面33およびカム面34に係合し、第2出力ギヤ24bの回転は、第2の2ウェイローラクラッチ30Bを介して第2シャフト22に直ちに伝達されることになり、トルク伝達経路が直ちに切換えられることになる。
Therefore, the
ところで、2ウェイローラクラッチ30Aの出入力部材間、すなわち、第1出力ギヤ23bと内輪31の間でトルクが伝達していると、そのトルクが2ウェイローラクラッチ30Aの係合解除を妨げるので、モータ68の作動により摩擦板52aを第1出力ギヤ23bから離反させただけでは、2ウェイローラクラッチ30Aを係合解除することができない。
By the way, when torque is transmitted between the input / output members of the 2-way roller clutch 30A, that is, between the
このため、2ウェイローラクラッチ30Aを確実に係合解除するためには、モータ68の作動により摩擦板52aを第1出力ギヤ23bから離反させるだけでなく、第1出力ギヤ23bと内輪31の間で伝達されるトルクをゼロまで低下させる必要がある。
Therefore, in order to reliably disengage the two-way roller clutch 30A, not only the
そこで、電子制御装置90は、図12,図13に示すように、電動モータ10と変速切換アクチュエータ50の作動を制御し、この制御によって、2ウェイローラクラッチ30Aを係合解除するときは、第1出力ギヤ23bと内輪31の間で伝達されるトルクをいったんゼロまで低下させるようにしている。
Therefore, as shown in FIGS. 12 and 13, the electronic control unit 90 controls the operation of the
図12、図14(a)に基づいて、シフトアップ時の制御について説明する。 Based on FIG. 12, FIG. 14 (a), the control at the time of a shift up is demonstrated.
シフトアップの変速指令を受けると、まず、第1シャフト回転センサ91、第2シャフト回転センサ92、シフト位置センサ93からそれぞれ信号を取り込み、これらの信号に基づいて、次変速段の2ウェイローラクラッチ30Bの出入力部材の回転速度(すなわち、第2出力ギヤ24bの回転速度NGiと、内輪31の回転速度NGo)と、シフトフォーク63の位置SPを演算する(ステップS1)。
When a shift-up shift command is received, first, signals are respectively taken from the first shaft rotation sensor 91, the second shaft rotation sensor 92, and the shift position sensor 93, and based on these signals, the two-way roller clutch of the next shift stage is received. The rotation speed of the output /
次に、第1出力ギヤ23bから摩擦板52aが離反するように変速切換アクチュエータ50の作動を開始し、シフトフォーク63の位置(以下、「シフト位置」という)SPを現変速段のシフト位置SP1から中立位置SPNに向けて移動させる(ステップS2〜S4、図14(a)の時刻t0)。ここで、現変速段のシフト位置SP1は、摩擦板52aが第1出力ギヤ23bの側面に摩擦係合する位置である。また、中立位置SPNは、摩擦板52aが第1出力ギヤ23bの側面に摩擦係合する位置SP1と、摩擦板52bが第2出力ギヤ24bの側面に摩擦係合する位置SP2のちょうど中間の位置である。
Next, the operation of the
シフトフォーク63が中立位置SPNに向けて移動している間、現在のシフト位置SPと中立位置SPNの差が、予め設定されたしきい値DSP1以下であるか否かの判定を行なう(ステップS5,S6)。
While the
現在のシフト位置SPと中立位置SPNの差がしきい値DSP1以下になったときは、摩擦板52aが第1出力ギヤ23bの側面から確実に離反したと考えられるので、電動モータ10のモータトルクをT1からT2に低下させる(ステップS6〜S8、図14(a)の時刻t1)。T1は、通常走行時のモータトルクであり、正の値である。T2は負の値であり、電動モータ10を減速させる制動トルクである。
When the difference between the current shift position SP and the neutral position SP N becomes the threshold DSP 1 below, the
モータトルクを低下させるこの制御により、2ウェイローラクラッチ30Aが係合解除するとともに、電動モータ10が速やかに減速する。電動モータ10は、印加する電流によりモータトルクを制御することができ、エンジンに比べて格段に短時間で減速可能である。このとき、第2出力ギヤ24bの回転速度NGiは電動モータ10と連動して減速するが、内輪31の回転速度NGoは、車両の慣性によりほぼ一定に維持される。シフト位置SPは、中立位置SPNに達したのち、その状態を保持する。
By this control for reducing the motor torque, the two-way roller clutch 30A is disengaged and the
モータトルクをT2に低下する制御を開始した後、第2出力ギヤ24bの回転速度NGiと、内輪31の回転速度NGoの速度差が、予め設定された第1しきい値DN1以下であるか否かの判定を行なう(ステップS9,S10)。
After starting the control to reduce the motor torque T 2, and the rotational speed N Gi of the
第2出力ギヤ24bの回転速度NGiと、内輪31の回転速度NGoの速度差が第1しきい値DN1以下になったとき、第2出力ギヤ24bに向かって摩擦板52bが移動するように変速切換アクチュエータ50の作動を開始し、シフト位置SPを中立位置SPNから次変速段のシフト位置SP2に向けて移動させる(ステップS10〜S12、図14(a)の時刻t2)。
When the speed difference between the rotational speed N Gi of the
さらに、第2出力ギヤ24bの回転速度NGiと、内輪31の回転速度NGoの速度差が、予め設定された第2しきい値DN2(<DN1)以下になったとき(ステップS13,S14)、次変速段の2ウェイローラクラッチ30Bが係合するのに十分シンクロしたと考えられるので、電動モータ10のモータトルクをT2からT3に変化させ、電動モータ10を惰性回転させる(ステップS15,S16、図14(a)の時刻t3)。T3の大きさは、ほぼゼロである。ここでいうゼロとは、厳密な意味でゼロである必要はなく、スイッチばね38の弾性復元力によって2ウェイローラクラッチ30Aが係合解除可能な程度の微小トルクを許容する意味でのゼロである。
Furthermore, when the speed difference between the rotational speed N Gi of the
シフト位置SPが、次変速段のシフト位置SP2に近づき、摩擦板52bが第2出力ギヤ24bに接触すると、2ウェイローラクラッチ30Bが係合し、第2出力ギヤ24bの回転速度NGiと、内輪31の回転速度NGoが合致する(図14(a)の時刻t4)。シフト位置SPが次変速段のシフト位置SP2に達した後、電動モータ10のモータトルクをT3からT4に増加させ、次変速段の駆動を開始する(ステップS17,S18、図14(a)の時刻t5)。
Shift position SP is, close to the shift position SP 2 of next shift stage, the
以上のようにシフトアップ制御を行なうと、変速切換時のトルク抜けの時間は、図14(a)において時刻t1〜t5の間の時間となる。そのため、変速切換指令を受けると同時に電動モータ10のモータトルクを低減するようにする制御と比較して、時刻t0〜t1の間のモータトルクが維持されているので、トルク抜け時間が短い。
When performing the shift-up control as described above, time loss torque of the transmission switching time is the time between times t 1 ~t 5 in FIG. 14 (a). For this reason, since the motor torque is maintained between the times t 0 and t 1 compared to the control for reducing the motor torque of the
次に、図13、図14(b)に基づいて、シフトダウン時の制御について説明する。 Next, based on FIG. 13 and FIG. 14B, the control at the time of downshift will be described.
シフトダウンの変速指令を受けると、まず、第1シャフト回転センサ91、第2シャフト回転センサ92、シフト位置センサ93からそれぞれ検知信号を取り込み、これらの検知信号に基づいて、次変速段の2ウェイローラクラッチ30Aの出入力部材の回転速度(すなわち、第1出力ギヤ23bの回転速度NGiと、内輪31の回転速度NGo)と、シフトフォーク63の位置SPを演算する(ステップS21)。
When a shift-down gear shift command is received, first, detection signals are taken from the first shaft rotation sensor 91, the second shaft rotation sensor 92, and the shift position sensor 93, respectively, and based on these detection signals, the two-way of the next shift stage is acquired. The rotation speed of the input / output member of the roller clutch 30A (that is, the rotation speed N Gi of the
次に、第2出力ギヤ24bから摩擦板52bが離反するように変速切換アクチュエータ50の作動を開始し、シフト位置SPを現変速段のシフト位置SP2から中立位置SPNに向けて移動させる(ステップS22〜S24、図14(b)の時刻t0)。
Then, the
シフトフォーク63が中立位置SPNに向けて移動している間、現在のシフト位置SPと中立位置SPNの差が、予め設定されたしきい値DSP2以下であるか否かの判定を行なう(ステップS25,S26)。
While the
現在のシフト位置SPと中立位置SPNの差がしきい値DSP2以下になったときは、摩擦板52bが第2出力ギヤ24bの側面から確実に離反したと考えられるので、電動モータ10のモータトルクをT1からT2に低下させる(ステップS26〜S28、図14(b)の時刻t1)。T1は、通常走行時のモータトルクであり、正の値である。T2の大きさは、ほぼゼロである。ここでいうゼロとは、厳密な意味でゼロである必要はなく、スイッチばね38の弾性復元力によって2ウェイローラクラッチ30Bが係合解除可能な程度の微小トルクを許容する意味でのゼロである。
When the difference between the current shift position SP and the neutral position SP N becomes the threshold DSP 2 below, the
シフト位置SPが、中立位置SPNに達すると、電動モータ10のモータトルクをT2からT3に増加させ、電動モータ10を加速する(ステップS30〜S32、図14(b)の時刻t2)。
When the shift position SP reaches the neutral position SP N, the motor torque of the
モータトルクをT3に増加する制御を開始した後、第1出力ギヤ23bの回転速度NGiと、内輪31の回転速度NGoの速度差が第1しきい値DN1以下であるか否かの判定を行なう(ステップS33,S34)。
After starting the control to increase the motor torque to T 3, and the rotational speed N Gi of the
第1出力ギヤ23bの回転速度NGiと、内輪31の回転速度NGoの速度差が第1しきい値DN1以下になったとき、第1出力ギヤ23bに向かって摩擦板52aが移動するように変速切換アクチュエータ50の作動を開始し、シフト位置SPを中立位置SPNから次変速段のシフト位置SP1に向けて移動させる(ステップS34〜S36、図14(b)の時刻t3)。
When the speed difference between the rotational speed N Gi of the
さらに、第1出力ギヤ23bの回転速度NGiと、内輪31の回転速度NGoの速度差が第2しきい値DN2以下になったとき(ステップS37,S38)、次変速段の2ウェイローラクラッチ30Aが係合するのに十分シンクロしたと考えられるので、電動モータ10のモータトルクをT3からT4に変化させ、電動モータ10を惰性回転させる(ステップS39,S40、図14(b)の時刻t4)。T4の大きさは、ほぼゼロである。
Furthermore, when the speed difference between the rotational speed N Gi of the
シフト位置SPが、次変速段のシフト位置SP1に近づき、摩擦板52aが第1出力ギヤ23bに接触すると、2ウェイローラクラッチ30Aが係合し、第1出力ギヤ23bの回転速度NGiと、内輪31の回転速度NGoが合致する(図14(b)の時刻t5)。シフト位置SPが次変速段のシフト位置SP1に達した後、電動モータ10のモータトルクをT4からT5に増加させ、次変速段の駆動を開始する(ステップS41,S42、図14(b)の時刻t6)。
Shift position SP is, close to the shift position SP 1 of the next shift stage, the
以上のようにシフトダウン制御を行なうと、変速切換時のトルク抜けの時間は、図14(b)において時刻t1〜t6の間の時間となる。そのため、変速切換指令を受けると同時に電動モータ10のモータトルクを低減するようにする制御と比較して、時刻t0〜t1の間のモータトルクが維持されているので、トルク抜け時間が短い。
When performing the shift-down control as described above, time loss torque of the transmission switching time is the time between times t 1 ~t 6 in FIG. 14 (b). For this reason, since the motor torque is maintained between the times t 0 and t 1 compared to the control for reducing the motor torque of the
上記のように、電子制御装置90によって摩擦板52a,52bが離反したと判定されるまでの間は、電動モータ10のモータトルクが維持され、トルク抜けが生じない。そのため、変速切換アクチュエータ50の作動開始と同時にモータトルクがゼロとなる制御を行なうものと比較して、変速切換時のトルク抜けの時間を抑えることができる。
As described above, the motor torque of the
また、上記のように、アクチュエータとしてのモータ68を駆動してシフトロッド61を軸方向に移動させることにより、第1の2ウェイローラクラッチ30Aまたは第2の2ウェイローラクラッチ30Bが直ちに係合および係合解除するため、変速の切換えを迅速に行なうことができる。
Further, as described above, by driving the
実施の形態で示すように、第1出力ギヤ23bと第2出力ギヤ24b間に制御リング51と2枚の摩擦板52a、52bを組込み、一方の摩擦板52aを第1の2ウェイローラクラッチ30Aの保持器36に回り止めし、他方の摩擦板52bを第2の2ウェイローラクラッチ30Bの保持器36に回り止めし、上記制御リング51をシフト機構60で左右方向にシフトできるようにして、1つの変速切換アクチュエータ50によって2組の2ウェイローラクラッチ30A、30Bの係合、係合解除を制御し得るように構成すると、モータ駆動装置の小型化を図ることができる。
As shown in the embodiment, a
ここで、図では省略したが、摩擦板52a、52bと制御リング51の対向面間に転がり軸受を組込んでおくのがよい。その転がり軸受の組込みによって、摩擦板52a、52bと制御リング51との接触部に作用する摩擦抵抗の低減化を図ることができる。このため、摩擦板52a、52bが第1出力ギヤ23b、第2出力ギヤ24bに押し付けられて摩擦係合する係合時に、摩擦板52a、52bを制御リング51に対して円滑に相対回転させることができ、2ウェイローラクラッチ30A,30Bを確実に係合させることができる。
Here, although omitted in the drawing, it is preferable to incorporate a rolling bearing between the opposing surfaces of the
実施の形態においては、第1出力ギヤ23bおよび第2出力ギヤ24bの内周に円筒面33を形成し、各出力ギヤ23b、24bの内側に組込まれた内輪31の外周にカム面34を設けたが、その逆に、第1出力ギヤ23bおよび第2出力ギヤ24bの内周にカム面を形成し、内輪の外周に円筒面を設けるようにしてもよい。この場合、第1出力ギヤ23bおよび第2出力ギヤ24bと保持器36との間にスイッチばねを組込むようにして、ローラが中立状態となるよう保持器を弾性保持する。
In the embodiment, the
1 前輪
2 後輪
10 電動モータ
20 変速機
21 第1シャフト
22 第2シャフト
23 第1減速ギヤ列
24 第2減速ギヤ列
30A 第1の2ウェイローラクラッチ
30B 第2の2ウェイローラクラッチ
31 内輪
33 円筒面
34 カム面
35 ローラ
36 保持器
38 スイッチばね
41 間座(回転部材)
50 変速切換アクチュエータ
51 制御リング
52a 摩擦板
52b 摩擦板
55 弾性部材
56 係合手段
57 係合溝
58 係合突条
60 シフト機構
61 シフトロッド
63 シフトフォーク
65 スリーブ
67 アクチュエータ
68 モータ
72 従動ギヤ(ナット部材)
74 雌ねじ
75 雄ねじ
80 ディファレンシャルギヤ
90 電子制御装置
DESCRIPTION OF
50
74
Claims (14)
前記2ウェイローラクラッチは、平行軸とギヤとの間に組込まれて平行軸に回り止めされた内輪を有し、その内輪の外周とギヤの内周における一方に円筒面を形成し、他方にその円筒面との間で周方向の両端が狭小のくさび空間を形成するカム面を設け、そのカム面と円筒面間にローラを組込み、そのローラをギヤと内輪間に組込まれた保持器で保持し、前記カム面が形成された側の部材と保持器との間に、前記ローラが円筒面とカム面に対して係合解除された中立位置に保持器を弾性保持するスイッチばねを組込んだ構成からなり、
前記変速切換アクチュエータは、保持器に回り止めされ、前記円筒面が形成された側の部材の一側面に向けて移動可能に設けられた摩擦板と、その摩擦板を円筒面が形成された部材から離反する係合解除位置に向けて付勢する弾性部材と、前記摩擦板を円筒面が形成された部材に向けてシフトさせるシフト機構とからなり、
前記電子制御装置は、変速切換指令を受けたときに、現変速段の2ウェイローラクラッチの前記円筒面が形成された部材から摩擦板が離反するように変速切換アクチュエータを作動させ、このとき、現変速段の2ウェイローラクラッチの前記円筒面が形成された部材から摩擦板が離反したか否かを判定し、前記摩擦板が離反したと判定した後に、前記電動モータのモータトルクを現変速段の2ウェイローラクラッチが係合解除可能となる大きさに変化させる制御を行ない、この制御によって現変速段の2ウェイローラクラッチを係合解除した後、次変速段の2ウェイローラクラッチを係合させる車両用モータ駆動装置。 An electric motor and a plurality of gear trains having different gear ratios between the parallel shafts are provided, and a constantly meshing type gear that shifts the rotation output from the electric motor to a plurality of stages by switching torque transmission paths of the gear trains. It has a transmission, a differential gear that distributes the power output from the transmission to the left and right wheels, a roller and a cage that holds the roller, and is engaged and disengaged by controlling the rotation of the cage. The two-way roller is controlled by controlling the rotation of the two-way roller clutch of the same number as the gear train for fastening and releasing the gear for each gear stage of the transmission with respect to the parallel shaft, and the retainer of the two-way roller clutch. A shift switching actuator that switches engagement and disengagement of the clutch, and an electronic control device that controls the operation of the electric motor and the shift switching actuator,
The two-way roller clutch has an inner ring that is incorporated between a parallel shaft and a gear and is prevented from rotating around the parallel shaft, and forms a cylindrical surface on one of the outer periphery of the inner ring and the inner periphery of the gear, This is a cage that is provided with a cam surface that forms a narrow wedge space at both ends in the circumferential direction with the cylindrical surface, and a roller is assembled between the cam surface and the cylindrical surface, and the roller is assembled between the gear and the inner ring. A switch spring that elastically holds the retainer at a neutral position where the roller is disengaged from the cylindrical surface and the cam surface is assembled between the retainer and the member on the side where the cam surface is formed. The structure
The speed change actuator is provided with a friction plate that is prevented from rotating by a cage and is movable toward one side of the member on which the cylindrical surface is formed, and a member on which the friction plate is formed with a cylindrical surface An elastic member that urges toward a disengagement position that is disengaged from, and a shift mechanism that shifts the friction plate toward the member on which the cylindrical surface is formed,
When the electronic control unit receives a shift switching command, the electronic control unit operates the shift switching actuator so that the friction plate is separated from the member on which the cylindrical surface of the two-way roller clutch of the current shift stage is formed, It is determined whether or not the friction plate has separated from the member on which the cylindrical surface of the two-way roller clutch of the current gear stage is formed, and after determining that the friction plate has separated, the motor torque of the electric motor is changed to the current speed change. Control is performed to change the size so that the two-way roller clutch of the first gear can be disengaged. With this control, the two-way roller clutch of the current gear is disengaged, and then the two-way roller clutch of the next gear is engaged. Vehicle motor drive device to be combined.
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