JP2011089632A - Driving device for vehicle using electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電動モータを駆動源とし、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電動モータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a vehicular electric motor drive apparatus that uses an electric motor as a drive source and decelerates the output of the electric motor to transmit it to wheels.
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電動モータ駆動装置として、特許文献1に記載されたものが従来から知られている。その特許文献1に記載された車両用電動モータ駆動装置においては、電動モータにより回転される第1のシャフトと第2のシャフトを平行に配置し、上記第1のシャフトに第1のギヤを設け、その第1のギヤに噛合する第2のギヤを第2のシャフトに回転自在に設け、その第2のギヤと第2のシャフト間に第1のクラッチを設けている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a vehicle electric motor drive device used for a drive device of an electric vehicle and a hybrid vehicle, one described in
また、第1のシャフトに第1のギヤより大径の第3のギヤを回転自在に設け、その第3のギヤに噛合する第4のギヤを第2のシャフトに回転不能に設け、上記第3のギヤと第1のシャフト間に第2のクラッチを組込み、その第2のクラッチと上記第1のクラッチの作動により、トルク伝達経路を選択的に切り換えて、第1のシャフトの回転を減速して第2のシャフトに伝達し、その第2のシャフトからディファレンシャルギヤに出力するようにしている。 In addition, a third gear having a larger diameter than the first gear is rotatably provided on the first shaft, and a fourth gear meshing with the third gear is provided on the second shaft so as not to rotate. The second clutch is incorporated between the gear 3 and the first shaft, and the operation of the second clutch and the first clutch selectively switches the torque transmission path to reduce the rotation of the first shaft. Then, the signal is transmitted to the second shaft and output from the second shaft to the differential gear.
ここで、第1のクラッチとして、2ウェイオーバーランニングクラッチを採用し、第2のクラッチとして、多板摩擦クラッチを採用している。 Here, a 2-way overrunning clutch is employed as the first clutch, and a multi-plate friction clutch is employed as the second clutch.
ところで、上記従来の車両用電動モータ駆動装置においては、第2のシャフトと第2のギヤ間に第1のクラッチを組込み、第1のシャフトと第3のギヤ間に第2のクラッチを組込むようにしているため、電動モータ駆動装置が大型化し、車両への組込みに大きなスペースを確保しなければならないという問題があった。 By the way, in the above-described conventional vehicle electric motor drive device, the first clutch is incorporated between the second shaft and the second gear, and the second clutch is incorporated between the first shaft and the third gear. Therefore, there has been a problem that the electric motor driving device is enlarged and a large space must be secured for incorporation into the vehicle.
また、第1のクラッチとして2ウェイオーバーランニングクラッチを採用しているため、係合時のショックが大きく、トルク伝達経路の切り換えを円滑に行なうことができないという問題もあった。 Further, since a two-way overrunning clutch is employed as the first clutch, there is a problem that a shock at the time of engagement is large and the torque transmission path cannot be switched smoothly.
この発明の課題は、車両用電動モータ駆動装置の小型化を図り、トルク伝達経路の切り換えを円滑に行なうことができるようにすることである。 An object of the present invention is to reduce the size of an electric motor driving device for a vehicle so that a torque transmission path can be switched smoothly.
上記の課題を解決するため、この発明においては、電動モータと、その電動モータから出力される回転を減速して車輪側に伝達する減速部と、前記電動モータからの出力を前記減速部に伝達または遮断する断続部とを有し、前記減速部が、前記電動モータの出力軸と同軸上に配置された筒状の外側回転軸と、その外側回転軸内に挿入された内側回転軸とからなる2軸構造の第1シャフトおよびその第1シャフトに平行に配置された第2シャフトを有し、前記内側回転軸と第2シャフト間に第1減速ギヤ列を設け、前記外側回転軸と第2シャフト間に第1減速ギヤ列と異なる減速比とされた第2減速ギヤ列を設けた平行軸常時噛合い式ギヤ減速機構からなり、前記断続部が、前記第1シャフトの軸方向に向く押圧力の負荷により係合して電動モータの出力軸と前記内側回転軸とを締結する第1摩擦クラッチと、同じく第1シャフトの軸方向に向く押圧力の負荷により係合して電動モータの出力軸と前記外側回転軸とを締結する第2摩擦クラッチとからなり、前記第1摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第1シフト用アクチュエータおよび前記第2摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第2シフト用アクチュエータのそれぞれが、モータと、そのモータにより駆動されてケース内で回転する回転子と、その回転子にねじ係合されて、回転子の回転により軸方向に移動する押圧子を備える直動型アクチュエータからなり、前記第1シフト用アクチュエータおよび第2シフト用アクチュエータのそれぞれに、各摩擦クラッチ側からの反力によって前記押圧子が後退動するのを阻止する位置保持手段を設けた構成を採用したのである。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, an electric motor, a speed reduction unit that decelerates rotation output from the electric motor and transmits it to the wheel side, and transmits output from the electric motor to the speed reduction unit Or an interrupting portion that cuts off, and the speed reduction portion includes a cylindrical outer rotating shaft disposed coaxially with the output shaft of the electric motor, and an inner rotating shaft inserted into the outer rotating shaft. A first shaft having a biaxial structure and a second shaft arranged in parallel to the first shaft, a first reduction gear train is provided between the inner rotating shaft and the second shaft, and the outer rotating shaft and the first shaft It comprises a parallel-shaft always-meshing gear reduction mechanism in which a second reduction gear train having a reduction ratio different from that of the first reduction gear train is provided between the two shafts, and the intermittent portion is directed in the axial direction of the first shaft. Engage with the load of the pressing force and The first friction clutch that fastens the output shaft of the motor and the inner rotating shaft is engaged by the load of the pressing force that is directed in the axial direction of the first shaft, and the output shaft of the electric motor and the outer rotating shaft are fastened. A first shift actuator that applies an axial pressing force to the first friction clutch, and a second shift actuator that applies an axial pressing force to the second friction clutch. Consists of a motor, a rotor that is driven by the motor and rotates in the case, and a direct acting actuator that is screw-engaged with the rotor and moves in the axial direction by the rotation of the rotor. In the first shift actuator and the second shift actuator, the pressing element is prevented from moving backward by a reaction force from each friction clutch side. Than is adopted the configuration in which the position holding means that.
上記のように、第1シャフトを、筒状の外側回転軸の内側に内側回転軸を挿入した2軸構造とすることにより、第1シャフト上に第1摩擦クラッチと第2摩擦クラッチの2つの摩擦クラッチを軸方向に対向配置することができ、電動モータ駆動装置の小型化を図ることができる。 As described above, the first shaft has a two-shaft structure in which the inner rotation shaft is inserted inside the cylindrical outer rotation shaft, so that the first friction clutch and the second friction clutch are placed on the first shaft. The friction clutch can be disposed opposite to the axial direction, and the electric motor drive device can be downsized.
また、電動モータの出力軸と内側回転軸を結合するクラッチおよび電動モータの出力軸と外側回転軸とを結合するクラッチとして摩擦クラッチを採用したことにより、それぞれの摩擦クラッチは滑りを生じながら入力側部材と出力側部材とを結合することになる。このため、摩擦クラッチは入力側部材と出力側部材をシンクロさせながら結合することになり、上記第1摩擦クラッチと第2摩擦クラッチの切り換えによって、低速領域と高速領域との間を滑らかに切り換えることができる。 In addition, by adopting friction clutches as clutches that connect the output shaft of the electric motor and the inner rotating shaft and clutches that connect the output shaft of the electric motor and the outer rotating shaft, each friction clutch is slipping while the input side The member and the output side member are coupled. For this reason, the friction clutch is coupled while synchronizing the input side member and the output side member, and smoothly switching between the low speed region and the high speed region by switching between the first friction clutch and the second friction clutch. Can do.
ここで、第1シフト用アクチュエータからの押圧力を第1摩擦クラッチに負荷する加圧系および第2シフト用アクチュエータからの押圧力を第2摩擦クラッチに負荷する加圧系のそれぞれに弾性部材を組込むことにより、第1摩擦クラッチおよび第2摩擦クラッチのそれぞれに緩やかな押圧力を付加することができ、各摩擦クラッチの摩擦板が摩耗したとしても、シンクロ機能の安定化を図ることができる。 Here, an elastic member is provided for each of the pressurizing system for applying the pressing force from the first shift actuator to the first friction clutch and the pressurizing system for applying the pressing force from the second shift actuator to the second friction clutch. As a result, a gentle pressing force can be applied to each of the first friction clutch and the second friction clutch, and the synchronization function can be stabilized even if the friction plate of each friction clutch is worn.
さらに、第1摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第1シフト用アクチュエータおよび前記第2摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第2シフト用アクチュエータのそれぞれに、各摩擦クラッチ側からの反力によって押圧子が後退動する方向に回転子が回転するのを阻止する位置保持手段を設けたことにより、モータの駆動により回転子を回転し、押圧子の前進動により第1摩擦クラッチ、または、第2摩擦クラッチを係合させると、摩擦クラッチ側からの反力によって回転子が回転するのを阻止することができ、押圧子を前進位置で停止保持することができる。このため、モータに対する通電を遮断しても、第1摩擦クラッチまたは第2摩擦クラッチを係合状態に保持することができ、エネルギの消費を低減することができる。 Further, the first shift actuator that loads the first friction clutch with an axial pressing force and the second shift actuator that loads the second friction clutch with an axial pressing force are respectively supplied from the friction clutch side. By providing a position holding means for preventing the rotor from rotating in the direction in which the presser moves backward due to the reaction force, the rotor is rotated by driving the motor, and the first friction clutch is driven by the forward movement of the presser; Alternatively, when the second friction clutch is engaged, the rotor can be prevented from rotating by the reaction force from the friction clutch side, and the pressing element can be stopped and held at the forward position. For this reason, even if it cuts off electricity with respect to a motor, the 1st friction clutch or the 2nd friction clutch can be held in an engagement state, and consumption of energy can be reduced.
ここで、位置保持手段として、ケース内に組込まれて、そのケースに回り止めされ、かつ、軸方向に移動可能とされたアウタプレートと、回転子に回り止めされ、かつ、軸方向に移動可能とされたインナプレートと、その両プレートを弾性接触させる弾性部材とからなり、前記アウタプレートとインナプレートの接触部に作用する摩擦抵抗を回転抵抗として押圧子が後退動する方向に回転子が回転するのを阻止するようにしたものを採用することができる。 Here, as the position holding means, the outer plate is incorporated in the case, is prevented from rotating in the case, and is movable in the axial direction, and is prevented from being rotated by the rotor, and is movable in the axial direction. The inner plate and an elastic member that elastically contacts both the plates, and the rotor rotates in the direction in which the presser moves backward using the frictional resistance acting on the contact portion between the outer plate and the inner plate as a rotational resistance. It is possible to adopt one designed to prevent this from happening.
上記のような位置保持手段の採用において、インナプレートと回転子との間に、前記押圧子が前進する方向に回転子が回転した際に、回転子とインナプレートの結合を解除するワンウェイクラッチを組み込んでおくと、モータの駆動により、押圧子が前進する方向に回転子を回転させる場合、ワンウェイクラッチが空転し、アウタプレートとインナプレートの接触部に作用する摩擦抵抗がモータの回転抵抗とならず、モータを円滑に回転させることができ、小型のモータを採用することができる。 In the adoption of the position holding means as described above, a one-way clutch that releases the coupling between the rotor and the inner plate when the rotor rotates between the inner plate and the rotor in the direction in which the presser advances. If it is installed, when the rotor is rotated in the direction in which the pusher advances by driving the motor, the one-way clutch will idle, and the frictional resistance acting on the contact portion between the outer plate and the inner plate will be the rotational resistance of the motor Therefore, the motor can be smoothly rotated, and a small motor can be employed.
また、前記位置保持手段として、モータからの回転を回転子に伝達し、前記押圧子から回転子に回転力が負荷された際に、その回転子と前記ケースとを結合して回転子をロックする逆入力遮断形のツーウェイクラッチからなるものを採用することができる。 Further, as the position holding means, the rotation from the motor is transmitted to the rotor, and when the rotational force is applied from the presser to the rotor, the rotor and the case are coupled to lock the rotor. It is possible to employ a reverse input blocking type two-way clutch.
上記のように、この発明においては、第1シャフトを、筒状の外側回転軸の内側に内側回転軸を挿入した2重シャフト構造とし、その内側回転軸と電動モータの出力軸を接続する第1摩擦クラッチおよび外側回転軸と電動モータの出力軸を接続する第2摩擦クラッチを第1シャフト上に配置したことにより、電動モータ駆動装置の小型化を図ることができる。 As described above, in the present invention, the first shaft has a double shaft structure in which the inner rotation shaft is inserted inside the cylindrical outer rotation shaft, and the inner rotation shaft and the output shaft of the electric motor are connected to each other. Since the first friction clutch and the second friction clutch that connects the outer rotating shaft and the output shaft of the electric motor are arranged on the first shaft, the electric motor drive device can be reduced in size.
また、電動モータの出力軸と内側回転軸の締結および電動モータの出力軸と外側回転軸の締結に摩擦クラッチを採用したことにより、摩擦クラッチのそれぞれは、入力側と出力側をシンクロさせながら結合するため、第1摩擦クラッチと第2摩擦クラッチの切り換えによって、低速領域と高速領域との間を滑らかに切り換えることができる。 In addition, the friction clutch is used to fasten the output shaft and the inner rotating shaft of the electric motor and the output shaft and the outer rotating shaft of the electric motor, so that each friction clutch is coupled while synchronizing the input side and the output side. Therefore, it is possible to smoothly switch between the low speed region and the high speed region by switching between the first friction clutch and the second friction clutch.
さらに、第1摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第1シフト用アクチュエータおよび前記第2摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第2シフト用アクチュエータのそれぞれに、各摩擦クラッチ側からの反力によって押圧子が後退動する方向に回転子が回転するのを阻止する位置保持手段を設けたことにより、各摩擦クラッチを作動させた位置で第1シフト用アクチュエータおよび第2シフト用アクチュエータを保持することができる。そのとき、モータへの通電を遮断することができるため、エネルギの消費を低減することができる。 Further, the first shift actuator that loads the first friction clutch with an axial pressing force and the second shift actuator that loads the second friction clutch with an axial pressing force are respectively supplied from the friction clutch side. By providing position holding means for preventing the rotor from rotating in the direction in which the pressing element moves backward due to the reaction force, the first shift actuator and the second shift actuator are moved at the position where each friction clutch is operated. Can be held. At that time, since power supply to the motor can be cut off, energy consumption can be reduced.
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に示すように、この発明に係る車両用電動モータ駆動装置1は、電動モータ11と、その電動モータ11からの出力を減速する減速部Aと、上記電動モータ11の出力を減速部Aに断続する断続部Bとからなっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, an electric
電動モータ11は、モータケーシング12と、そのモータケーシング12の内周に固定されたステータ13と、そのステータ13の内側に組込まれ、上記ステータ13に対する通電によって回転するロータ14と、そのロータ14の中心部に挿通されてロータ14と一体に回転する出力軸15とからなっている。
The
モータケーシング12は、減速部Aおよび断続部Bのハウジング21の一側面に接続されている。電動モータ11の出力軸15の軸端部には、フランジ付き継手軸16が接続され、その継手軸16が上記ハウジング21の内部に配置されて、そのハウジング21内において回転自在とされている。
The
ハウジング21は、減速機収容部22と、その減速機収容部22から電動モータ11側に片寄った位置にクラッチ収容部23とが設けられている。
The
減速部Aは、平行軸常時噛合い式ギヤ減速機からなり、第1シャフト31およびその第1シャフト31に平行に配置された第2シャフト32を有している。図1および図2に示すように、第1シャフト31は、筒状の外側回転軸31aと、その外側回転軸31aの内側に挿入された内側回転軸31bの2軸構造とされ、電動モータ11の出力軸15と同軸上の配置とされている。
The speed reducer A is composed of a parallel shaft constantly meshing gear speed reducer, and includes a
外側回転軸31aと内側回転軸31bのそれぞれは、減速機収容部22とクラッチ収容部23の隔壁24を貫通し、その貫通部に設けられた軸受33により外側回転軸31aが回転自在に支持されている。
Each of the outer rotating
内側回転軸31bは、外側回転軸31aより長さが長く、その両端部が外側回転軸31aから外側に位置し、減速機収容部22内に位置する一端部は、その減速機収容部22の端壁に取付けられた軸受34によって回転自在に支持されている。
The inner
また、内側回転軸31bの他端部は、継手軸16の軸端面に形成された軸受孔17内に配置され、その軸受孔17内に組込まれた軸受35により回転自在に支持されている。
The other end portion of the inner
減速機収容部22内において、内側回転軸31bと第2シャフト32間には、第1減速ギヤ列36が設けられ、また、外側回転軸31aと第2シャフト32間には、第1減速ギヤ列36より減速比の小さい第2減速ギヤ列37が設けられている。
In the
第1減速ギヤ列36は、内側回転軸31bに第1入力ギヤ36aを設け、その第1入力ギヤ36aに噛合する第1出力ギヤ36bを第2シャフト32に設けている。
In the first
一方、第2減速ギヤ列37は、外側回転軸31aに第2入力ギヤ37aを設け、その第2入力ギヤ37aに噛合する第2出力ギヤ37bを第2シャフト32に設けている。
On the other hand, in the second
図1に示すように、第2シャフト32には、その第2シャフト32の回転を減速機収容部22に組込まれたディファレンシャルギヤ40に伝達するアウトプットギヤ38が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
ここで、ディファレンシャルギヤ40は、ハウジング21によって回転自在に支持されたデフケース41に上記アウトプットギヤ38に噛合するリングギヤ42を設け、上記デフケース41によって両端部が回転自在に支持されたピニオン軸43に一対のピニオン44を取付け、その一対のピニオン44のそれぞれに一対のサイドギヤ45を噛合した構成とされており、上記一対のサイドギヤ45のそれぞれにはアクスル46が接続されている。
The
断続部Bは、電動モータ11の出力軸15と内側回転軸31bとを締結する第1摩擦クラッチ51と、上記出力軸15と外側回転軸31aを締結する第2摩擦クラッチ52とからなり、その第1摩擦クラッチ51と第2摩擦クラッチ52は、クラッチ収容部23内に組み込まれている。
The intermittent portion B includes a first friction clutch 51 that fastens the
図2に示すように、第1摩擦クラッチ51は、電動モータ11の出力軸15に接続された継手軸16のフランジ16aにクラッチハウジング53を固定し、そのクラッチハウジング53に外周部が連結されて、そのクラッチハウジング53と一体に回転する駆動ディスク54を外側回転軸31aの他端部に嵌合された軸受55で回転自在に支持し、その駆動ディスク54の軸方向一側に環状の第1摩擦板56を対向配置し、その第1摩擦板56と内側回転軸31bの他端部に取り付けられたディスク57とを弾性板58を介して連結し、上記第1摩擦板56と駆動ディスク54の接触によって出力軸15と内側回転軸31bとを締結する構成とされている。
As shown in FIG. 2, the
一方、第2摩擦クラッチ52は、上記駆動ディスク54の軸方向他側に環状の第2摩擦板59を対向配置し、その第2摩擦板59と外側回転軸31aの他端部に取り付けられたディスク60とを弾性板61を介して連結し、上記第2摩擦板59と駆動ディスク54との接触によって出力軸15と外側回転軸31aとを締結する構成とされている。
On the other hand, the
第1摩擦クラッチ51は、第1変速切換アクチュエータ61によって係合および係合解除が制御される。また、第2摩擦クラッチ52は、第2変速切換アクチュエータ71によって係合および係合解除が制御される。
Engagement and disengagement of the
図1および図2に示すように、第1変速切換アクチュエータ61は、第1シャフト31と同軸上に配置されたガイド筒62を隔壁24に固定し、そのガイド筒62の外側にスライド自在に嵌合された第1スリーブ63の一端部に軸受64を介して環状の皿ばねからなる弾性部材65の内周部を連結し、その弾性部材65の径方向の中央部をクラッチハウジング53の側面に設けられた環状突出部66に当接し、かつ、外周部をクラッチハウジング53内に組込まれて第1摩擦板56と軸方向で対向する第1圧力ディスク67の外周部に連結し、上記第1スリーブ63の他端部にレバー68の一端部を連結し、そのレバー68の中途をピン69によって回動自在に支持し、そのレバー68の他端部をハウジング21に形成された開口70から外部に位置させ、そのレバー68の他端部に第1シフト用アクチュエータX1を対向配置した構成とされている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first
上記第1変速切換アクチュエータ61においては、第1シフト用アクチュエータX1の作動によりピン69を中心にレバー68を揺動させ、ガイド筒62に沿って移動する第1スリーブ63が弾性部材65の内周部を押圧する作用により、環状突出部66を支点にして弾性部材65を湾曲状に弾性変形させ、その弾性部材65の弾性力により第1圧力ディスク67を駆動ディスク54に向けて移動させて、第1摩擦板56を駆動ディスク54に押し付けるようにしている。
In the first
一方、第2変速切換アクチュエータ71は、ガイド筒62の内側にスライド自在に嵌合された第2スリーブ73の一端部に軸受74を介して環状の皿ばねからなる弾性部材75の内周部を連結し、その弾性部材75の外周部をクラッチハウジング53内に組込まれて第2摩擦板59と軸方向で対向する第2圧力ディスク77の外周部に連結し、上記第2スリーブ73の他端部にレバー78の一端部を連結し、そのレバー78の中途をピン79によって回動自在に支持し、そのレバー78の他端部をハウジング21に形成された開口80から外部に位置させ、そのレバー78の他端部に第2シフト用アクチュエータX2を対向配置した構成とされている。
On the other hand, the second
上記第2変速切換アクチュエータ71においては、第2シフト用アクチュエータX2の作動によりピン79を中心にレバー78を揺動させ、ガイド筒62に沿って移動する第2スリーブ73で弾性部材75の内周部を押圧し、その弾性部材75の弾性力により第2圧力ディスク77を駆動ディスク54に向けて移動させて、第2摩擦板59を駆動ディスク54に押し付けるようにしている。
In the above-described second
図3は、第1シフト用アクチュエータX1を示す。なお、第2シフト用アクチュエータX2は、第1シフト用アクチュエータX1と同一であるため、同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。 Figure 3 shows the actuator X 1 for the first shift. The actuator X 2 for the second shift, since the first is identical to the shift actuator X 1, the same parts will not be described are denoted by the same reference numerals.
第1シフト用アクチュエータX1は、ハウジング21の外周に支持される筒状のケース81にシフト用のモータ82を連結し、そのモータ82の回転軸83に連結されてケース81内に配置された回転子84をケース81内に組込まれた軸受85で回転自在に支持し、その回転子84に設けられた筒部84aの内周に雌ねじ86を設け、その雌ねじ86に押圧子87の外周に形成された雄ねじ88をねじ係合して、回転子84の回転により押圧子87を軸方向に移動させるようにしている。
The first shift actuator X 1 is disposed in the
図3に示す第1シフト用アクチュエータX1においては、回転子84に雌ねじ86を設け、押圧子87に雄ねじ88を形成したが、図4に示すように、回転子84に雄ねじ88を設け、押圧子87に形成された筒部87aの内周に雌ねじ86を形成してもよい。
In the first shift actuator X 1 shown in FIG. 3, a
また、図3および図4では、雌ねじ86と雄ねじ88のそれぞれを三角ねじ、あるいは、台形ねじとしているが、図5および図6に示すように、回転子84と押圧子87の嵌合面それぞれにねじ溝を形成し、そのねじ溝間にボールを組込んだボールねじ89であってもよい。
3 and 4, each of the
ここで、雌ねじ86と雄ねじ88のリード角は、押圧子87に静的な押込み荷重が負荷されても、その押圧子87が押し込まれることのない大きさに設定されている。
Here, the lead angles of the
図3乃至図6に示すいずれの第1シフト用アクチュエータX1も、押圧子87が弾性部材65の反力等によって作動位置から後退動するのを阻止する位置保持手段90が設けられている。
Figure 3 to the actuator X 1 for any of the first shift shown in FIG. 6 also, the position holding means 90 pushing
位置保持手段90は、ケース81内に摩擦板としての複数のアウタプレート91と同じく摩擦板としての複数のインナプレート92を軸方向の交互に配置し、そのアウタプレート91をスプライン93によりケース81に対して回り止めし、かつ、軸方向に移動自在とし、インナプレート92をスプライン94により回転子84に回り止めし、かつ、軸方向に移動自在とし、その両プレート91、92をケース81の端板間に組込まれた弾性部材95により互いに弾性接触させ、上記アウタプレート91とインナプレート92の接触部に作用する摩擦抵抗を回転抵抗として押圧子87が後退動する方向に回転子84が回転するのを阻止するようにしている。
The position holding means 90 has a plurality of
実施の形態で示す車両用電動モータ駆動装置は上記の構造からなり、図2は、第1摩擦クラッチ51および第2摩擦クラッチ52が係合解除位置にある状態を示している。
The vehicle electric motor drive device shown in the embodiment has the above structure, and FIG. 2 shows a state in which the
このため、電動モータ11が駆動して出力軸15が回転しても、その回転は、第1シャフト31の外側回転軸31aおよび内側回転軸31bに伝達されず、上記出力軸15が空転する。
For this reason, even if the
電動モータ11の駆動によって車両を低速走行させる場合は、図1および図3に示す第1変速切換アクチュエータ61の第1シフト用アクチュエータX1のモータ82を駆動する。
Case of low-speed running of the vehicle by driving of the
いま、上記モータ82を駆動すると、回転軸83およびその回転軸83に接続された回転子84が回転する。このとき、回転子84には押圧子87がねじ係合されているため、押圧子87がケース81から突出する方向に前進動してレバー68の他端部を押圧する。
Now, when the
このため、レバー68がピン69を中心に揺動し、第1スリーブ63がガイド筒62に沿って隔壁24から離反する方向に移動して、弾性部材65の内周部を押圧する。その押圧により、弾性部材65が環状突出部66を中心に湾曲するよう弾性変形し、その弾性変形により、第1圧力ディスク67が駆動ディスク54に向けて移動し、第1摩擦クラッチ51の第1摩擦板56が駆動ディスク54に押し付けられて摩擦係合し、第1摩擦クラッチ51が係合状態となる。
For this reason, the
上記第1摩擦クラッチ51の係合により、電動モータ11の出力軸15と第1シャフト31の内側回転軸31bが締結され、上記出力軸15の回転が内側回転軸31bに伝達されて、内側回転軸31bが回転する。
By the engagement of the
また、内側回転軸31bの回転は、第1減速ギヤ列36により減速されて第2シャフト32に伝達され、その第2シャフト32の回転がディファレンシャルギヤ40に伝達されてアクスル46が回転し、そのアクスル46から図示省略の車輪に伝達されて車両が低速走行する。
The rotation of the inner
ここで、第1摩擦クラッチ51が係合状態とされると、弾性部材65からの反力等によって第1シフト用アクチュエータX1の押圧子87に押込み力が負荷される。このとき、回転子84は、アウタプレート91とインナプレート92の接触部に作用する摩擦抵抗によって回転抵抗が負荷され、また、雌ねじ86と雄ねじ88は、静的な押込み荷重の負荷によって回転することのないリード角が設けられているため、もし動的な振動等が負荷されたとしても、押圧子87は前進動した作動位置に確実に保持される。
Here, the
このため、モータ82に対する通電を遮断しても、第1摩擦クラッチ51は係合状態に保持されることになり、上記モータ82に対する通電の遮断によってエネルギの消費を低減することができる。
For this reason, even if the power supply to the
車両を低速走行から高速走行に切り換えるには、第1変速切換アクチュエータ61の第1シフト用アクチュエータX1のモータ82を上記の逆の方向に回転させると共に、同時に、第2変速切換アクチュエータ71の第2シフト用アクチュエータX2のモータ82を駆動する。
To switch to high-speed running of the vehicle from the low-speed running, the first shift actuator X 1 of the
第1シフト用アクチュエータX1のモータ82を逆回転させると、回転子84にねじ係合する押圧子87がケース81内に向けて後退動し、レバー68の押圧を解除する。
When rotated in reverse first shift actuator X 1 of the
その押圧解除により、第1スリーブ63が隔壁24に向けて移動して、弾性部材65の押圧を解除し、図2に示すように、弾性部材65が形状復元する。このため、第1圧力ディスク67は第1摩擦板56の押圧を解除することになり、第1摩擦クラッチ51が係合解除する。
By the release of the pressing, the
一方、第2変速切換アクチュエータ71の第2シフト用アクチュエータX2のモータ82を駆動すると、回転軸83および回転子84が回転し、その回転子84にねじ係合する押圧子87がケース81から突出する方向に移動してレバー78の他端部を押圧する。
On the other hand, the second when driving the second shift actuator X 2 of the
このため、レバー78がピン79を中心に揺動し、第2スリーブ73がガイド筒62に沿って隔壁24から離反する方向に移動して、弾性部材75の内周部を押圧し、第2圧力ディスク77が弾性部材75からの押圧により、駆動ディスク54に向けて移動し、第2摩擦クラッチ52の第2摩擦板59が駆動ディスク54に押し付けられて摩擦係合し、第2摩擦クラッチ52が係合状態となる。
For this reason, the
上記第2摩擦クラッチ52の係合により、電動モータ11の出力軸15と外側回転軸31aが締結され、上記出力軸15の回転が外側回転軸31aに伝達されて、外側回転軸31aが回転する。
By the engagement of the
また、外側回転軸31aの回転は、第2減速ギヤ列37により減速されて第2シャフト32に伝達され、その第2シャフト32の回転がディファレンシャルギヤ40に伝達されてアクスル46が回転し、そのアクスル46から図示省略の車輪に伝達されて車両が加速走行する。
The rotation of the outer
なお、上述の第1シフト用アクチュエータX1による第1摩擦クラッチ51の係合解除作用と、第2シフト用アクチュエータX2による第2摩擦クラッチ52の係合作用は、各々の作用時間を順番ではなく、オーバラップさせ、両クラッチ51、52のシンクロ(半クラ)状態を経由している。これによって、電動モータ11から車輪までの駆動力を途切れさせることなく、第1、第2摩擦クラッチ51、52の切換がスムーズに行われる。これにより、変速時の空走感やショックを抑制することができ、電動モータ11の回転もスムーズに1速相当から2速相当に同期するのである。
Note that the disengagement action of the
さらに、第1減速ギヤ列36から第2減速ギヤ列37への切り換え動作が完了した後は、第2シフト用アクチュエータX2のモータ82への通電を遮断する。その通電の遮断によっても、位置保持手段90の作動により押圧子87は後退動するのが防止され、第2摩擦クラッチ52は係合状態に保持される。
Further, after the switching operation from the first speed
実施の形態で示す車両用電動モータ駆動装置1においては、第1シャフト31を、筒状の外側回転軸31aの内側に内側回転軸31bを挿入した2軸構造とし、その第1シャフト31上に第1摩擦クラッチ51と第2摩擦クラッチ52の2つの摩擦クラッチを配置しているため、前述の従来の電動モータ駆動装置のように、第1シャフトおよび第2シャフトのそれぞれにクラッチを配置する場合に比較して、電動モータ駆動装置の小型化を図ることができる。
In the vehicular electric
また、電動モータ11の出力軸15と内側回転軸31bを結合するクラッチおよび電動モータ11の出力軸15と外側回転軸31aとを結合するクラッチとして摩擦クラッチ51、52を採用したことにより、それぞれの摩擦クラッチ51、52は滑りを生じながら電動モータ11の出力軸15と内側回転軸31bおよび外側回転軸31aを結合することになる。
In addition, by adopting the
このため、第1摩擦クラッチ51は、出力軸15と内側回転軸31bをシンクロさせながら結合することになり、また、第2摩擦クラッチ52は、出力軸15と外側回転軸31aをシンクロさせながら結合することとなり、上記第1摩擦クラッチ51と第2摩擦クラッチ52の切り換えによって、低速領域と高速領域との間を滑らかに切り換えることができる。
Therefore, the
図2に示すように、第1変速切換アクチュエータ61および第2変速切換アクチュエータ71の加圧系に弾性部材65、75を組み込んでおくことにより、第1スリーブ63および第2スリーブ73の軸方向変位が多少変化しても、その変位量のバラツキを弾性部材65、75の弾性変形によって吸収することができる。このため、第1圧力ディスク67や第2圧力ディスク77に対して緩やかな押圧力を付加することができ、第1摩擦板56や第2摩擦板59が摩耗したとしても、シンクロ機能の安定化を図ることができる。
As shown in FIG. 2, the axial displacements of the
また、図3乃至図6に示すように、第1シフト用アクチュエータX1および第2シフト用アクチュエータX2のそれぞれに、モータ82と、そのモータ82により回転される回転子84と、その回転子84にねじ係合されて、回転子84の回転により軸方向に移動する押圧子87を備える直動型アクチュエータからなるものを採用することによって、上記モータ82に対する電流の制御とねじのリードとからきめ細かい軸方向変位および荷重をコントロールすることができるため、第1摩擦クラッチ51および第2摩擦クラッチ52のシンクロ機能を滑らかにし、切り換え時のショックをさらに抑制することができる。
Further, as shown in FIGS. 3 to 6, the first respective shift actuator X 1 and the second shift actuator X 2, a
さらに、第1摩擦クラッチ51に軸方向の押圧力を負荷する第1シフト用アクチュエータX1および前記第2摩擦クラッチ52に軸方向の押圧力を負荷する第2シフト用アクチュエータX2のそれぞれに位置保持手段90を設けて、弾性部材65、75からの反力等により押圧子87が後退動する方向に回転子84が回転するのを阻止するようにしたことにより、モータ82の駆動により回転子を回転し、押圧子87の前進動により第1摩擦クラッチ51、または、第2摩擦クラッチ52を係合させると、モータ82に対する通電を直ちに遮断することができることとなり、エネルギの消費を低減することができる。
Further, located in a first respective shift actuator X 1 and the second second shift actuator to load a pressing force in the axial direction to the friction clutch 52 X 2 to load the axial pressing force to the
図7および図8は、第1シフト用アクチュエータX1のさらに他の例を示す。この例においては、回転子84とインナプレート92間にワンウェイクラッチ96を組み込んでいる点で図5に示す第1シフト用アクチュエータX1と相違している。このため、図5に示す第1シフト用アクチュエータX1と同一の部品には、同一の符号を付して説明を省略する。
7 and 8, showing still another example of the first shift actuator X 1. This example is different from the first shift actuator X 1 shown in FIG. 5 in that a one-way clutch 96 is incorporated between the
ここで、ワンウェイクラッチ96は、クラッチ外輪97の内径面に回転子84の円筒形外面98との間で楔空間を形成する複数のカム面99を周方向に間隔をおいて設け、各カム面99と円筒形外面98間にローラ100を組み込んだローラタイプのワンウェイクラッチからなり、上記クラッチ外輪97とインナプレート92をスプライン101による嵌合として、インナプレート92をクラッチ外輪97に回り止めし、かつ、軸方向に移動自在としている。
Here, the one-way clutch 96 is provided with a plurality of cam surfaces 99 that form wedge spaces between the inner surface of the clutch
上記ワンウェイクラッチ96は、押圧子87が前進する方向に回転子84が回転した際に、回転子84とインナプレート92の結合を解除するようになっている。
The one-way clutch 96 releases the coupling between the
上記のように、回転子84とインナプレート92の結合を解除するワンウェイクラッチ96を組み込んでおくと、モータ82の駆動により、押圧子87が前進する方向に回転子84を回転させる場合、ワンウェイクラッチ96は回転子84とインナプレート92の結合を解除するため、アウタプレート91とインナプレート92の接触部に作用する摩擦抵抗がモータ82の回転抵抗とならず、モータ82を円滑に回転させることができ、小型のモータを採用することができる。
As described above, when the one-way clutch 96 that releases the coupling between the
なお、ローラタイプのワンウェイクラッチ96に代えて、スプラグタイプのワンウェイクラッチを採用してもよい。 Instead of the roller type one-way clutch 96, a sprag type one-way clutch may be employed.
図9および図10は、第1シフト用アクチュエータX1のさらに他の例を示す。この例における第1シフト用アクチュエータX1と図3に示す第1シフト用アクチュエータX1とは、位置保持手段90の構成のみが相違している。このため、図3に示す第1シフト用アクチュエータX1と同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。
9 and 10, showing still another example of the first shift actuator X 1. The first shift actuator X 1 shown in the first shift actuator X 1 and 3 in this example, only the configuration of the
図9および図10に示す位置保持手段90は、モータ82からの回転を回転子84に伝達し、押圧子87から回転子84に回転力が負荷された際に、その回転子84とケース81とを結合して回転子84をロックする逆入力遮断形のツーウェイクラッチ110からなる。
The position holding means 90 shown in FIGS. 9 and 10 transmits the rotation from the
上記のツーウェイクラッチ110は、ケース81の内周面に固定されたクラッチ外輪111の内周に円筒面112を設け、そのクラッチ外輪111の内側に組込まれて回転子84に回り止めされたクラッチ内輪113の外周に上記円筒面112との間に周方向の両端が狭小の楔空間を形成する複数のカム面114を周方向に間隔をおいて設け、モータ82の回転軸83に連結されてクラッチ外輪111とクラッチ内輪113の対向部間で回転する保持器115には各カム面114と対向する位置にポケット116を形成し、そのポケット116内にローラ117を組込み、前記保持器115とクラッチ内輪113の相互間に回転方向の係合手段120を設けたローラタイプのものからなっている。
The above-described two-
係合手段120は、クラッチ内輪113に設けられた端板113aに、そのクラッチ内輪113の軸心を中心とする円弧状の長孔121を形成し、保持器115にはクラッチ内輪113の端板113aと軸方向で対向する端板115aを設け、その端板115aに上記長孔121内に配置されるピン122を突設し、そのピン122と長孔121の周方向で対向する端面間に回転方向の遊び123を設けた構成とされている。
The engaging means 120 is formed in an
ここで、ピン122と長孔121の周方向で対向する端面間の回転方向の遊び123の大きさをL1とし、ローラ117が楔空間の広幅部に配置される中立位置で、そのローラ117とポケット116の周方向で対向する端面間の周方向のポケット隙間124の大きさをL2とした時、回転方向の遊び123は、L1≧L2の関係が成り立つような大きさとされている。
Here, the magnitude of the rotational direction of
上記の構成からなるツーウェイクラッチ110において、モータ82の駆動により保持器115が図10(I)の矢印で示す方向に回転されると、保持器115は、長孔121の端面とピン122間に形成された回転方向の遊び123に相当する分だけクラッチ内輪113に対して相対回転し、図10(II)に示すように、ポケット116の一方の端面が中立位置に保持されたローラ117に当接する。
In the two-way clutch 110 having the above configuration, when the
また、係合手段120を形成するピン122は長孔121の端面に当接、または、近接する状態となる。
Further, the
この状態からモータ82が同方向に引き続き回転すると、ピン112が長孔121の端面を押圧する。その押圧により、ローラ117は中立位置に保持されているため、クラッチ内輪113が保持器115と共に回転する。このとき、クラッチ内輪113は回転子84に回り止めされているため、回転子84も回転し、雌ねじ86と雄ねじ88のねじ係合により、押圧子87が前進する。
When the
モータ82を停止させた押圧子87の前進停止状態で、外部から押圧子87を後退動させるような軸方向荷重が負荷された場合、雌ねじ86と雄ねじ88は、静的に回転しないリード角が設けられているため、回転子84は回転することがない。しかし、振動荷重等の外乱が加わると、回転子84は押圧子87を後退動させる方向の回転力が負荷される。その回転力の負荷によって回転子84およびその回転子84に回り止めされたクラッチ内輪113が上記と逆方向(図10(II)の矢印で示す反対の方向)に回転すると、図10(III)に示すように、ローラ117が円筒面112およびカム面114に係合して、クラッチ内輪113をクラッチ外輪111に結合し、クラッチ内輪113をロックすることになる。
When an axial load that causes the
このため、回転子84もロックされることになり、押圧子87は停止状態に保持されることになる。
For this reason, the
ここで、押圧子87を後退動させる場合は、モータ82を駆動して、保持器115を図10(III)の矢印で示す方向に回転させるようにする。その保持器115の回転により、ポケット116の端面がローラ117を押圧するため、ローラ117は係合解除され、そのローラ117が中立位置に戻されると、ピン112が長孔121の端面を押圧し、その押圧によりクラッチ内輪113および回転子84が保持器115と同方向に回転し、雌ねじ86と雄ねじ88のねじ係合により押圧子87が後退動する。
Here, when the
図9および図10に示すツーウェイクラッチ110においては、クラッチ内輪113に長孔121を設け、保持器115にピン122を設けたが、クラッチ内輪113にピンを設け、保持器115に長孔を設けるようにしてもよい。
In the two-way clutch 110 shown in FIGS. 9 and 10, the clutch
また、図9および図10に示すツーウェイクラッチ110においては、クラッチ外輪111に円筒面112を設け、クラッチ内輪113にカム面114を形成したが、クラッチ外輪111の内周にカム面を設け、クラッチ内輪113の外周に円筒面を形成してもよい。
Further, in the two-way clutch 110 shown in FIGS. 9 and 10, the clutch
さらに、図9および図10に示すツーウェイクラッチ110においては、保持器115のポケット116内に一つのローラ117を組込むようにしたが、図11に示すように、一つのポケット116に対して二つのローラ117を組込み、そのローラ117間に弾性部材118を組み込んで、ローラ117のそれぞれを円筒面112およびカム面114に係合する方向に付勢するようにしてもよい。この場合、ピン122が長孔121の端面間に形成された回転方向の遊び123の範囲内で回転した際に、ポケット116内に組込まれた二つのローラ117のうち、保持器115の回転方向の後行側に位置するローラ117がポケット116の端面で中立位置まで押圧移動されるようにしておく。
Further, in the two-way clutch 110 shown in FIGS. 9 and 10, one
なお、ローラタイプのツーウェイクラッチ110に代えてスプラグタイプのツーウェイクラッチを用いるようにしてもよい。
Instead of the roller type two-
A 減速部
B 断続部
X1 第1シフト用アクチュエータ
X2 第2シフト用アクチュエータ
11 電動モータ
15 出力軸
21 ハウジング
31 第1シャフト
31a 外側回転軸
31b 内側回転軸
32 第2シャフト
36 第1減速ギヤ列
37 第2減速ギヤ列
51 第1摩擦クラッチ
52 第2摩擦クラッチ
65 弾性部材
75 弾性部材
81 ケース
82 モータ
84 回転子
84a 筒部
86 雌ねじ
87 押圧子
87a 筒部
88 雄ねじ
89 ボールねじ
90 位置保持手段
91 アウタプレート
92 インナプレート
95 弾性部材
96 ワンウェイクラッチ
110 ツーウェイクラッチ
111 クラッチ外輪
112 円筒面
113 クラッチ内輪
114 カム面
115 保持器
116 ポケット
117 ローラ
118 弾性部材
120 係合手段
121 長孔
122 ピン
123 回転方向遊び
124 ポケット隙間
A Deceleration part B Intermittent part X 1 First shift actuator X 2
Claims (15)
前記減速部が、前記電動モータの出力軸と同軸上に配置された筒状の外側回転軸と、その外側回転軸内に挿入された内側回転軸とからなる2軸構造の第1シャフトおよびその第1シャフトに平行に配置された第2シャフトを有し、前記内側回転軸と第2シャフト間に第1減速ギヤ列を設け、前記外側回転軸と第2シャフト間に第1減速ギヤ列と異なる減速比とされた第2減速ギヤ列を設けた平行軸常時噛合い式ギヤ減速機構からなり、
前記断続部が、前記第1シャフトの軸方向に向く押圧力の負荷により係合して電動モータの出力軸と前記内側回転軸とを締結する第1摩擦クラッチと、同じく第1シャフトの軸方向に向く押圧力の負荷により係合して電動モータの出力軸と前記外側回転軸とを締結する第2摩擦クラッチとからなり、
前記第1摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第1シフト用アクチュエータおよび前記第2摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第2シフト用アクチュエータのそれぞれが、モータと、そのモータにより駆動されてケース内で回転する回転子と、その回転子にねじ係合されて、回転子の回転により軸方向に移動する押圧子を備える直動型アクチュエータからなり、
前記第1シフト用アクチュエータおよび第2シフト用アクチュエータのそれぞれに、各摩擦クラッチ側からの反力によって前記押圧子が後退動するのを阻止する位置保持手段を設けた車両用電動モータ駆動装置。 An electric motor, a speed reduction portion that decelerates rotation output from the electric motor and transmits it to the wheel side, and an intermittent portion that transmits or blocks output from the electric motor to the speed reduction portion,
A first shaft having a biaxial structure in which the speed reduction portion is composed of a cylindrical outer rotating shaft disposed coaxially with the output shaft of the electric motor, and an inner rotating shaft inserted into the outer rotating shaft, and A second reduction shaft arranged parallel to the first shaft; a first reduction gear train provided between the inner rotation shaft and the second shaft; and a first reduction gear train between the outer rotation shaft and the second shaft; A parallel shaft constantly meshing gear reduction mechanism provided with a second reduction gear train having different reduction ratios;
A first friction clutch in which the intermittent portion is engaged by a load of a pressing force directed in the axial direction of the first shaft to fasten the output shaft of the electric motor and the inner rotary shaft; and also in the axial direction of the first shaft A second friction clutch that is engaged by a load of a pressing force that is directed to and fastens the output shaft of the electric motor and the outer rotating shaft,
A first shift actuator that applies an axial pressing force to the first friction clutch and a second shift actuator that applies an axial pressing force to the second friction clutch are each driven by a motor and the motor. A rotor that rotates in the case, and a linear actuator that includes a presser that is screw-engaged with the rotor and moves in the axial direction by the rotation of the rotor,
A vehicle electric motor drive device in which each of the first shift actuator and the second shift actuator is provided with position holding means for preventing the pressing element from moving backward by a reaction force from each friction clutch side.
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