JP2013204702A - モータ駆動力伝達装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】カム機構からクラッチへの移行動作を円滑に行うことができるモータ駆動力伝達装置を提供する。
【解決手段】モータ駆動力伝達装置１において、カム機構７は、カム作動用の電動モータ２９からモータ回転力を受けて回転する入力用のカム部材７０、及び入力用のカム部材７０の回転に伴う移動によってカム推力Ｐを出力する出力用のカム部材７１を有し、出力用のカム部材７１におけるハウジング２の軸線Ｏ回りの回転が、ハウジング２に固定された規制部材９によって規制されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば駆動源として電動モータを有する電気自動車に用いて好適なモータ駆動力伝達装置に関する。
従来のモータ駆動力伝達装置には、モータ回転力を発生させる電動モータと、電動モータのモータ回転力に基づく駆動力を配分する差動機構と、差動機構に電動モータのモータ回転力を減速して駆動力を伝達する減速伝達機構と、減速伝達機構と差動機構とを断続可能に連結するクラッチと、クラッチを作動させるカム機構とを備え、自動車に搭載されたものがある（例えば特許文献１参照）。
クラッチは、互いに噛み合う一対のクラッチ部材を有し、カム機構の作動によって発生するカム推力を受けて一対のクラッチ部材が噛み合う。
カム機構は、互いに対向する一対のカム部材（一方のカム部材は固定用カム，他方のカム部材は可動用カム）、及び一対のカム部材間で転動する転動体を有し、作動時にクラッチにカム推力を付与する。
以上の構成により、電動モータの駆動（回転）時にカム機構の作動によってカム推力が発生すると、カム機構からクラッチがカム推力を受けて作動し、減速伝達機構と差動機構とが連結される。これにより、電動モータの回転力が減速伝達機構を介して差動機構に伝達され、差動機構から左右の車輪に配分される。
特開２０１０−２０２１９１号公報
しかしながら、特許文献１に示すモータ駆動力伝達装置によると、単一のカム部材（可動用カム）を回転させながら移動させてカム機構を作動させるため、可動用カムの動作が複雑な動作となり、車両の走行状態によっては、カム機構からクラッチへの移行動作が円滑に行われない虞がある。このため、例えばクラッチを作動させるタイミングの制約が大きくなる可能性がある。
従って、本発明の目的は、カム機構からクラッチへの移行動作を円滑に行うことができるモータ駆動力伝達装置を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために、（１）〜（３）のモータ駆動力伝達装置を提供する。
（１）ハウジングと、前記ハウジング内にその軸線上で配置され、モータ回転力を発生させる電動モータと、前記電動モータの前記モータ回転力に基づく駆動力を配分する差動機構と、前記差動機構に前記モータ回転力を減速して前記駆動力を伝達する減速伝達機構と、前記減速伝達機構と前記差動機構とを断続可能に連結するクラッチと、前記クラッチにクラッチ作動力となるカム推力を付与するカム機構とを備え、前記カム機構は、カム作動用の駆動源から回転力を受けて回転する入力用のカム部材、及び前記入力用のカム部材の回転に伴う移動によって前記カム推力を出力する出力用のカム部材を有し、前記出力用のカム部材における前記ハウジングの軸線回りの回転が前記ハウジングに固定された規制部材によって規制されているモータ駆動力伝達装置。
（２）上記（１）に記載のモータ駆動力伝達装置において、前記カム機構は、前記出力用のカム部材が前記規制部材に沿って前記ハウジングの軸線上に移動可能に配置されている。
（３）上記（１）又は（２）に記載のモータ駆動力伝達装置において、前記カム機構は、前記入力用のカム部材が前記カム作動用の駆動源に歯車機構を介して連結されている。
本発明によると、カム機構からクラッチへの移行動作を円滑に行うことができる。
本発明の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置が搭載された車両の概略を説明するために示す平面図。 本発明の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置の全体を説明するために示す断面図。 本発明の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置の減速伝達機構を説明するために模式化して示す断面図。 本発明の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置のＭ部分を拡大して示す断面図。
[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態に係るモータ駆動力伝達装置につき、図面を参照して詳細に説明する。
図１は四輪駆動車の概略を示す。図１に示すように、四輪駆動車１０１は、駆動源をエンジンとする前輪側の動力系、及び駆動源を電動モータとする後輪側の動力系が用いられ、モータ駆動力伝達装置１，エンジン１０２，トランスアクスル１０３，一対の前輪１０４及び一対の後輪１０５を備えている。
モータ駆動力伝達装置１は、四輪駆動車１０１における後輪側の動力系に配置され、かつ四輪駆動車１０１の車体（図示せず）に支持されている。
そして、モータ駆動力伝達装置１においては、電動モータ４のモータ回転力が減速伝達機構５及びリヤディファレンシャル３（共に図２に示す）を介してリヤアクスルシャフト１０６に出力され、一対の後輪１０５が駆動される。モータ駆動力伝達装置１等の詳細については後述する。
エンジン１０２は、四輪駆動車１０１における前輪側の動力系に配置されている。これにより、エンジン１０２の駆動力がトランスアクスル１０３を介してフロントアクスルシャフト１０７に出力され、一対の前輪１０４が駆動される。
（モータ駆動力伝達装置１の全体構成）
図２はモータ駆動力伝達装置の全体を示す。図２に示すように、モータ駆動力伝達装置１は、リヤアクスルシャフト１０６（図１に示す）の軸線を軸線Ｏとするハウジング２と、電動モータ４のモータ回転力に基づく駆動力を一対の後輪１０５（図１に示す）に配分するリヤディファレンシャル３と、モータ回転力を発生させる電動モータ４と、電動モータ４のモータ回転力を減速して駆動力をリヤディファレンシャル３に伝達する減速伝達機構５と、減速伝達機構５とリヤディファレンシャル３とを断続可能に連結するクラッチ６と、クラッチ６にクラッチ作動力となるカム推力Ｐを付与するカム機構７とから大略構成されている。
（ハウジング２の構成）
ハウジング２は、後述する自転力付与部材５２の他、リヤディファレンシャル３を収容する第１のハウジングエレメント２０、電動モータ４を収容する第２のハウジングエレメント２１、及び第２のハウジングエレメント２１の片側開口部（第１のハウジングエレメント２０側の開口部とは反対側の開口部）を閉塞する第３のハウジングエレメント２２を有し、車体に取り付けられている。
第１のハウジングエレメント２０は、シャフト支持部２００，ピン取付部２０１及びベアリング受部２０２を有し、ハウジング２の軸線方向一方側（図２では左側）に配置されている。第１のハウジングエレメント２０は、第２のハウジングエレメント２１側に開口する段状の有底円筒部材によって形成されている。第１のハウジングエレメント２０の底部には、リヤアクスルシャフト１０６（図１に示す）を挿通させるシャフト挿通孔２０ａ、及びシャフト挿通孔２０ａの内周面でその径方向に突出する内フランジ２０ｂが設けられている。内フランジ２０ｂには、両フランジ端面のうち第２のハウジングエレメント２１側のフランジ端面及びシャフト挿通孔２０ａの内部に開口する円環状の切り欠き２０ｃが設けられている。第１のハウジングエレメント２０の開口端面には、第２のハウジングエレメント２１側に突出する円環状の凸部２３が一体に設けられている。凸部２３の外周面は、第１のハウジングエレメント２０の最大外径よりも小さい外径をもって軸線Ｏを中心軸線とする円周面で形成されている。第１のハウジングエレメント２０の内周面は、リヤアクスルシャフト１０６の外周面との間にシャフト挿通孔２０ａを封止するシール部材２４が介在して配置されている。
第１のハウジングエレメント２０には、軸線Ｏと平行な軸線Ｏ´の両方向に開口する貫通孔２０ｄが設けられている。また、第１のハウジングエレメント２０には、貫通孔２０ｄを閉塞する円環状の蓋部材２６が取り付けられている。蓋部材２６は、ベアリング受部２０２の一部を覆う位置に配置されている。蓋部材２６には、回転力（モータ回転力）を発生させるカム作動用の駆動源としての電動モータ２９を収容するモータハウジング３９が取り付けられている。モータハウジング３９は、蓋部材２６によって閉塞された開口部３９ａを有し、軸線Ｏ´を中心軸線とする有底円筒部材によって形成されている。
シャフト支持部２００は、第１のハウジングエレメント２０の軸線方向一方側（図２では右側）端部に径方向内側に突出して設けられている。シャフト支持部２００には、軸線Ｏ´を中心軸線とし、かつモータハウジング３９の方向に開口する丸孔からなる凹孔２００ａが設けられている。
ピン取付部２０１は、第１のハウジングエレメント２０の軸線方向中間部であって、リヤディファレンシャル３の外周囲に位置する部位に配置されている。ピン取付部２０１は、第１のハウジングエレメント２０内に開口して軸線Ｏを中心軸線とする円筒部材によって形成されている。ピン取付部２０１には、第１のハウジングエレメント２０の軸線方向一方側（図２では右側）に開口し、かつ軸線Ｏ回りに等間隔をもって並列する複数（本実施の形態では３個）の凹孔２０１ａが設けられている。複数の凹孔２０１ａには、クラッチ６側に突出して先端部を第１のハウジングエレメント２０内に露出させたピンからなる規制部材９が取り付けられている。
規制部材９は、例えば凹孔２０１ａに圧入されて、第１のハウジングエレメント２０に固定されている。また、規制部材９は、軸線Ｏ回りに等間隔をもって複数の凹孔２０１ａと同数個配置されている。これにより、カム機構７における出力用のカム部材７１（後述）の軸線Ｏ回りの回転が規制される。
ベアリング受部２０２は、第１のハウジングエレメント２０の軸線方向中間部（ピン取付部２０１）に径方向外側に突出して設けられ、全体が軸線Ｏを中心軸線とする円環部材によって形成されている。
カム作動用の電動モータ２９は、第２のハウジングエレメント２１側に突出するモータ軸２９０を有し、軸線Ｏ´上に配置されている。モータ軸２９０は、蓋部材２６を挿通して先端部がシャフト支持部２００の凹孔２００ａ内に針状ころ軸受４９を介して回転可能に支持されている。モータ軸２９０には、その外周面と蓋部材２６の内周面との間に介在するシール部材５９が配置されている。また、モータ軸２９０には、平歯車からなる駆動側ギヤ８がハウジング２（第１のハウジングエレメント２０）内で取り付けられている。
第２のハウジングエレメント２１は、ハウジング２の軸線方向中間部に配置され、全体が第２のハウジングエレメント２１は、軸線Ｏ両方向に開口する無底円筒部材によって形成されている。第２のハウジングエレメント２１の片側開口部（第１のハウジングエレメント２０側の開口部）には、電動モータ４と減速伝達機構５との間に介在する段状の内フランジ２１ａが一体に設けられている。内フランジ２１ａの内周面には、レース取付用の円環部材２５が取り付けられている。第２のハウジングエレメント２１の片側開口端面（第１のハウジングエレメント２０側の開口端面）には、第１のハウジングエレメント２０側に突出する円環状の凸部２７が一体に設けられている。凸部２７の外周面は、第２のハウジングエレメント２１の最大外径よりも小さく、かつ凸部２３の外径と略同一の外径をもって軸線Ｏを中心軸線とする円周面で形成されている。
第３のハウジングエレメント２２は、ハウジング２の軸線方向他方側（図２では右側）に配置され、全体が第２のハウジングエレメント２１側に開口する段状の有底円筒部材によって形成されている。第３のハウジングエレメント２２の底部には、リヤアクスルシャフト１０６を挿通させるシャフト挿通孔２２ａが設けられている。シャフト挿通孔２２ａの内側開口周縁には、電動モータ４側に突出するステータ取付用の円筒部２２ｂが一体に設けられている。第３のハウジングエレメント２２の内周面は、リヤアクスルシャフト１０６の外周面との間にシャフト挿通孔２２ａを封止するシール部材２８が介在して配置されている。第３のハウジングエレメント２２には、玉軸受４６（外輪４６１）の減速伝達機構５側と反対側への移動を規制する円環状の段差面２２ｃが設けられている。
（リヤディファレンシャル３の構成）
リヤディファレンシャル３は、デフケース３０，ピニオンギヤシャフト３１，一対のピニオンギヤ３２及び一対のサイドギヤ３３を有するベベルギヤ式の差動機構からなり、モータ駆動力伝達装置１の軸線方向一方側（図２では左側）に配置されている。
これにより、デフケース３０の回転力がピニオンギヤシャフト３１からピニオンギヤ３２を介してサイドギヤ３３に配分され、さらにサイドギヤ３３からリヤアクスルシャフト１０６（図１に示す）を介して左右の後輪１０５（図１に示す）に伝達される。
一方、左右の後輪１０５間に駆動抵抗差が発生すると、デフケース３０の回転力がピニオンギヤ３２の自転によって左右の後輪１０５に差動配分される。
デフケース３０は、ハウジング２の軸線Ｏ上に配置されている。デフケース３０は、第１のハウジングエレメント２０に玉軸受３４を介して、また電動モータ４のモータ軸４２に玉軸受３５を介して回転可能に支持されている。そして、デフケース３０は、電動モータ４のモータ回転力に基づく駆動力を減速伝達機構５から受けて軸線Ｏの回りに回転する。
デフケース３０には、差動機構部（ピニオンギヤシャフト３１，ピニオンギヤ３２及びサイドギヤ３３）を収容する収容空間３０ａ、及び収容空間３０ａに連通して左右のリヤアクスルシャフト１０６を連結する一対のシャフト挿通孔３０ｂが設けられている。
デフケース３０の軸線方向一方側端部（電動モータ４側の端部）には、ハウジング２（第１のハウジングエレメント２０）内に露出するストレートスプライン嵌合部３０ｃが設けられている。ストレートスプライン嵌合部３０ｃには、各スプライン歯に切り欠きを形成することにより止め輪（スナップリング）３７を取り付けるリング取付部３００ｃが設けられている。リング取付部３００ｃは、デフケース３０の外周面に軸線Ｏ回りに沿って設けられている。また、デフケース３０の軸線方向一方側端部には、減速伝達機構５側に開口する円環状の凹孔３０ｅ、及び玉軸受３８（図４に示す）を取り付けるための円環状の段差面３０ｆ（図４に示す）が設けられている。凹孔３０ｅ内には、玉軸受３５（外輪３５１）のデフケース３０側への移動を規制する円環状の段差面３００ｅが設けられている。デフケース３０の軸線方向他方側端部には、玉軸受３４（内輪３４０）のモータ軸４２側への移動を規制する円環状の段差面３０ｄが設けられている。
ピニオンギヤシャフト３１は、デフケース３０の収容空間３０ａで軸線Ｏに直交する軸線Ｌ上に配置され、かつ軸線Ｌ回りの回転及び軸線Ｌ方向の移動がピン３６によって規制されている。
一対のピニオンギヤ３２は、ピニオンギヤシャフト３１に回転可能に支持され、かつデフケース３０の収容空間３０ａに収容されている。
一対のサイドギヤ３３は、デフケース３０の収容空間３０ａに収容され、かつシャフト挿通孔３０ｂを挿通するリヤアクスルシャフト１０６（図１に示す）にスプライン嵌合によって連結されている。そして、一対のサイドギヤ３３は、そのギヤ軸を一対のピニオンギヤ３２のギヤ軸に直交させ、一対のピニオンギヤ３２に噛合する。
（電動モータ４の構成）
電動モータ４は、ステータ４０，ロータ４１及びモータ軸４２（偏心部付きのモータ軸）を有し、軸線Ｏ上でリヤディファレンシャル３に減速伝達機構５及びクラッチ６を介して連結され、かつＥＣＵ（Electronic Control Unit：図示せず）に接続されている。そして、電動モータ４は、ステータ４０がＥＣＵから制御信号を入力してリヤディファレンシャル３を作動させるためのモータ回転力をロータ４１との間で発生させ、ロータ４１をモータ軸４２と共に回転させる。
ステータ４０は、電動モータ４の外周側に配置され、かつ第２のハウジングエレメント２１における内フランジ２１ａに取付ボルト４３によって取り付けられている。
ロータ４１は、電動モータ４の内周側に配置され、かつモータ軸４２の外周面に取り付けられている。
モータ軸４２は、軸線Ｏ上に配置され、全体がリヤアクスルシャフト１０６（図１に示す）を挿通させる円筒状の軸部材によって形成されている。モータ軸４２は、一方側（図２では左側）端部が円環部材２５の内周面に玉軸受４４及びスリーブ４５を介して、また他方側（図２では右側）端部が第３のハウジングエレメント２２の内周面に玉軸受４６を介してそれぞれ回転可能に支持されている。
モータ軸４２の軸線方向一方側端部には、その軸線（軸線Ｏ）に偏心量δ１をもって偏心する軸線Ｏ１をもつ平面円形状の偏心部４２ａ、及び軸線Ｏに偏心量δ２（δ１＝δ２＝δ）をもって偏心する軸線Ｏ２をもつ平面円形状の偏心部４２ｂが一体に設けられている。また、モータ軸４２の軸線方向一方側端部には、玉軸受３５（内輪３５０）の減速伝達機構５側への移動を規制する円環状の段差面４２ｃが設けられている。そして、一方の偏心部４２ａと他方の偏心部４２ｂとは、軸線Ｏの回りに等間隔（１８０°）をもって並列する位置に配置されている。すなわち、一方の偏心部４２ａと他方の偏心部４２ｂとは、軸線Ｏ１から軸線Ｏまでの距離と軸線Ｏ２から軸線Ｏまでの距離とを等しく、かつ軸線Ｏ１と軸線Ｏ２との間の軸線Ｏ回りの距離を等しくするようにモータ軸４２の外周面に配置されている。また、偏心部４２ａと偏心部４２ｂとは、軸線Ｏの方向に沿って並列する位置に配置されている。
モータ軸４２の軸線方向他方側端部には、その外周面と円筒部２２ｂの内周面との間に介在する回転角度検出器としてのレゾルバ４７が配置されている。また、モータ軸４２の軸線方向他方側端部には、玉軸受４６（内輪４６０）の減速伝達機構５側への移動を規制する円環状の段差面４２ｄが設けられている。レゾルバ４７は、ステータ４７０及びロータ４７１を有し、第３のハウジングエレメント２２内に収容されている。ステータ４７０は円筒部２２ｂの内周面に、またロータ４７１はモータ軸４２の外周面にそれぞれ取り付けられている。
（減速伝達機構５の構成）
図３は減速伝達機構を示す。図２及び３に示すように、減速伝達機構５は、一対の入力部材５０・５１，自転力付与部材５２及び出力部材５３を有し、リヤディファレンシャル３と電動モータ４との間に介在して配置されている。そして、減速伝達機構５は、前述したように、電動モータ４のモータ回転力を減速して駆動力をリヤディファレンシャル３に伝達する。
一方の入力部材５０は、軸線Ｏ１を中心軸線とする中心孔５０ａを有する外歯歯車からなり、他方の入力部材５１のリヤディファレンシャル３側に配置され、かつ中心孔５０ａの内周面と偏心部４２ａの外周面との間に玉軸受５４を介して回転可能に支持されている。そして、一方の入力部材５０は、電動モータ４からモータ回転力を受けて偏心量δをもつ矢印ｍ１，ｍ２方向の円運動（軸線Ｏ回りの公転運動）を行う。
一方の入力部材５０には、軸線Ｏ１回りに等間隔をもって並列する複数（本実施の形態では６個）のピン挿通孔５０ｂが設けられている。ピン挿通孔５０ｂの孔径は、出力部材５３の外径に針状ころ軸受５５の外径を加えた寸法よりも大きい寸法に設定されている。一方の入力部材５０の軸線Ｏ１を中心軸線とする外周面には、インボリュート歯形をもつ外歯５０ｃが設けられている。外歯５０ｃの歯数Ｚ１は例えばＺ１＝１９５に設定されている。
他方の入力部材５１は、軸線Ｏ２を中心軸線とする中心孔５１ａを有する外歯歯車からなり、一方の入力部材５０の電動モータ４側に配置され、かつ中心孔５１ａの内周面と偏心部４２ｂの外周面との間に玉軸受５６を介して回転可能に支持されている。そして、他方の入力部材５１は、電動モータ４からモータ回転力を受けて偏心量δをもつ矢印ｍ１，ｍ２方向の円運動（軸線Ｏ回りの公転運動）を行う。
他方の入力部材５１には、軸線Ｏ２回りに等間隔をもって並列する複数（本実施の形態では６個）のピン挿通孔５１ｂが設けられている。ピン挿通孔５１ｂの孔径は、出力部材５３の外径に針状ころ軸受５７の外径を加えた寸法よりも大きい寸法に設定されている。他方の入力部材５１の軸線Ｏ２を中心軸線とする外周面には、インボリュート歯形をもつ外歯５１ｃが設けられている。外歯５１ｃの歯数Ｚ２（Ｚ２＝Ｚ１）は例えばＺ２＝１９５に設定されている。
自転力付与部材５２は、軸線Ｏを中心軸線とする内歯歯車からなり、第１のハウジングエレメント２０と第２のハウジングエレメント２１との間に介在して配置されている。自転力付与部材５２は、軸線Ｏの両方向に開口してハウジング２の一部を構成する無底円筒部材によって形成されている。そして、自転力付与部材５２は、一対の入力部材５０，５１に噛合し、電動モータ４のモータ回転力を受けて公転する一方の入力部材５０に矢印ｎ１，ｎ２方向の自転力を、また他方の入力部材５１に矢印ｌ１，ｌ２方向の自転力をそれぞれ付与する。
自転力付与部材５２の内周面には、凸部２３の外周面に嵌合する第１の嵌合部５２ａ、及び凸部２７の外周面に嵌合する第２の嵌合部５２ｂが軸線Ｏ方向に所定の間隔をもって設けられている。また、自転力付与部材５２の内周面には、第１の嵌合部５２ａと第２の嵌合部５２ｂとの間に介在して一方の入力部材５０の外歯５０ｃ及び他方の入力部材５１の外歯５１ｃに噛合するインボリュート歯形の内歯５２ｃが設けられている。内歯５２ｃの歯数Ｚ３は例えばＺ３＝２０８に設定されている。減速伝達機構５の減速比αはα＝Ｚ２／（Ｚ３−Ｚ２）から算出される。
出力部材５３は、一方側端部にねじ部５３ａを有するとともに、他方側端部に頭部５３ｂを有する複数（本実施の形態では６個）のボルトからなる。出力部材５３は、一方の入力部材５０のピン挿通孔５０ｂ及び他方の入力部材５１のピン挿通孔５１ｂを挿通してクラッチ６の他方側（図２では右側）のクラッチエレメント６１（後述）にねじ部５３ａが取り付けられている。また、出力部材５３は、頭部５３ｂと他方の入力部材５１との間に介在する円環状のスペーサ５８を挿通し、軸線Ｏ回りに等間隔をもって配置されている。そして、出力部材５３は、クラッチ６の作動に伴うリヤディファレンシャル３と減速伝達機構５との連結時に自転力付与部材５２によって付与された自転力を一対の入力部材５０，５１から受けてデフケース３０にその回転力として出力する。
出力部材５３の外周面であって、ねじ部５３ａと頭部５３ｂとの間に介在する部位には、一方の入力部材５０におけるピン挿通孔５０ｂの内周面との接触抵抗を低減するための針状ころ軸受５５が、また他方の入力部材５１におけるピン挿通孔５１ｂとの接触抵抗を低減するための針状ころ軸受５７がそれぞれ取り付けられている。
（クラッチ６の構成）
図４はモータ駆動力伝達装置の要部を示す。図４に示すように、クラッチ６は、互いに対向する一対のクラッチエレメント６０，６１を有する噛み合いクラッチ（ドグクラッチ）からなり、デフケース３０の軸線方向一方側端部（電動モータ４側の端部）の外周囲に配置されている。
一方側のクラッチエレメント６０は、各外径を互いに異にする大小２つの円環部６０ａ，６０ｂ（大径の円環部６０ａ，小径の円環部６０ｂ）を有し、クラッチ６のカム機構７側に配置されている。一方側のクラッチエレメント６０は、デフケース３０の軸線方向一方側（図４では右側）端部に相対回転不能かつ相対移動可能に連結され、かつカム機構７の出力用のカム部材７１に針状ころ軸受６２を介して回転可能に支持されている。一方側のクラッチエレメント６０は、デフケース３０の軸線方向一方側端部を挿通させる円環部材によって形成されている。一方側のクラッチエレメント６０の内周面には、デフケース３０のストレートスプライン嵌合部３０ｃに嵌合するストレートスプライン嵌合部６０ｃが設けられている。一方側のクラッチエレメント６０には、復帰用スプリング６３のばね力によってカム機構７側への復帰力が付与されている。復帰用スプリング６３としては、例えばウェーブワッシャが用いられる。復帰用スプリング６３は、一方側のクラッチエレメント６０と受部材６４との間でデフケース３０のストレートスプライン嵌合部３０ｃの外周囲に配置されている。
大径の円環部６０ａは、一方側のクラッチエレメント６０の軸線方向一方側（減速伝達機構５側）に配置されている。大径の円環部６０ａには、一方側のクラッチエレメント６０の軸線方向（減速伝達機構５側）及び径方向内側（デフケース３０側）に開口する切り欠き６００ａが設けられている。切り欠き６００ａは、復帰用スプリング６３及び受部材６４を収容する収容空間として機能する。受部材６４は、復帰用スプリング６３と共に一方側のクラッチエレメント６０と止め輪３７との間に介在してデフケース３０のストレートスプライン嵌合部３０ｃを挿通させる円環部材によって形成されている。大径の円環部６０ａの外周縁（減速伝達機構５側の端面）には、他方側のクラッチエレメント６１側に露出する噛み合い用の爪部６０１ａが設けられている。
小径の円環部６０ｂは、一方側のクラッチエレメント６０の軸線方向他方側（カム機構７側）に配置されている。
他方側のクラッチエレメント６１は、クラッチ６の減速伝達機構５側に配置され、かつデフケース３０の軸線方向一方側（図４では右側）端部に玉軸受３８を介して回転可能に支持されている。他方側のクラッチエレメント６１には、出力部材５３のねじ部５３ａを螺合させる複数（本実施の形態では６個）のねじ孔６１ａが設けられている。複数のねじ孔６１ａは、軸線Ｏ回りに等間隔をもって並列して配置されている。他方側のクラッチエレメント６１には、その軸線方向（カム機構７側）及び径方向内側（デフケース３０側）に開口して一方側のクラッチエレメント６０（大径の円環部６０ａ）の切り欠き６００ａに連通する切り欠き６１ｂが設けられている。他方側のクラッチエレメント６１の外周縁（カム機構７側の端面）には、一方側のクラッチエレメント６０側に露出して噛み合い用の爪部６０１ａに噛み合う噛み合い用の爪部６１ｃが設けられている。
（カム機構７の構成）
カム機構７は、カム作動用の電動モータ２９からモータ回転力を受けて回転する入力用のカム部材７０、入力用のカム部材７０の回転に伴う移動によってカム推力Ｐを出力する出力用のカム部材７１と、及び出力用のカム部材７１と入力用のカム部材７０との間で転動する転動体７２を有する。カム機構７は、第１のハウジングエレメント２０内でベアリング受部２０２と一方側のクラッチエレメント６０との間に介在してデフケース３０の外周囲に配置されている。
入力用のカム部材７０は、複数の規制部材９の外側でベアリング受部２０２に針状ころ軸受７３を介して回転可能に支持されている。入力用のカム部材７０は、カム作動用の電動モータ２９（モータ軸２９０）に歯車機構７４を介して連結されている。入力用のカム部材７０の外周面には、駆動側ギヤ８に噛合する外歯７０ａが設けられている。外歯７０ａは、駆動側ギヤ８と共に歯車機構７４を構成する。入力用のカム部材７０の軸線方向一方側（図４の右側）端面は、転動体７２を転動させる軌道面７０ｂで形成されている。入力用のカム部材７０の軸線方向他方側（図４の左側）端面には、ピン取付部２０１の外周面に針状ころ軸受７３を介して対向する内周面を有する円環状の凸部７０ｃが設けられている。
出力用のカム部材７１は、各外径を互いに異にする大小２つの円環部７１ａ，７１ｂ（大径の円環部７１ａ，小径の円環部７１ｂ）を有する。出力用のカム部材７１は、クラッチ６の一方側のクラッチエレメント６０（大径の円環部６０ａ）に針状ころ軸受６２を介して回転可能に支持されている。
大径の円環部７１ａは、出力用のカム部材７１の軸線方向一方側（減速伝達機構５側）に配置されている。大径の円環部７１ａの軸線方向一方側（図４では右側）端面には、小径の円環部６０ｂの外周面に針状ころ軸受６２を介して対向する内周面を有する円環状の凸部７１０ａが設けられている。大径の円環部７１ａの軸線方向他方側（図４では左側）端面には、円周方向に並列して転動体７２を転動させる転動面としての複数のカム面７１１ａが設けられている。複数のカム面７１１ａは、出力用のカム部材７１の円周方向に等間隔をもって配置されている。そして、複数のカム面７１１ａは、その中立位置から出力用のカム部材７１の円周方向に沿って軸線方向の深さが漸次浅くなる凹面によって形成されている。
小径の円環部７１ｂは、出力用のカム部材７１の軸線方向他方側（減速伝達機構５側と反対側）に配置されている。小径の円環部７１ｂには、複数の規制部材９の一部（先端部）をそれぞれ収容する凹孔７１０ｂが設けられている。これにより、複数の規制部材９に沿って出力用のカム部材７１が軸線Ｏ方向に案内される。凹孔７１０ｂに対して規制部材９を収容する収容長さは、出力用のカム部材７１の軸線方向移動ストロークよりも大きい寸法に設定されている。これにより、出力用のカム部材７１の軸線方向移動時に規制部材９の凹孔７１０ｂからの抜けが防止される。
転動体７２は、例えば円筒ころなり、入力用のカム部材７０の軌道面７０ｂと出力用のカム部材７１のカム面７１１ａとの間に介在して複数個（本実施の形態では３個）配置され、かつリテーナ（図示せず）によって転動可能に保持されている。転動体７２としては、円筒ころに代えてボール（玉）を用いてもよい。
（モータ駆動力伝達装置１の動作）
次に、本実施の形態に示すモータ駆動力伝達装置の動作につき、図１〜図３を用いて説明する。
モータ駆動力伝達装置１のリヤディファレンシャル３と減速伝達機構５とが連結されていない状態で、カム作動用の電動モータ２９が駆動されると、カム機構７が作動し、この作動によって発生するカム推力Ｐが出力用のカム部材７１に作用する。これに伴い、出力用のカム部材７１が減速伝達機構５側に移動してクラッチ６の一方側のクラッチエレメント６０を押し付ける。このため、一方側のクラッチエレメント６０が復帰用スプリング６３のばね力に抗して減速伝達機構５側（他方のクラッチエレメント６１側）に移動し、一方側のクラッチエレメント６０の噛み合い用の爪部６０１ａと他方側のクラッチエレメント６１の噛み合い用の爪部６１ｃとが互いに噛み合う。これによりリヤディファレンシャル３と減速伝達機構５とが連結され、電動モータ４のモータ回転力が減速伝達機構５を介してリヤディファレンシャル３に伝達され、四輪駆動車１０１を発進又は加速させる駆動力となる。
より詳細には、図２において、モータ駆動力伝達装置１のリヤディファレンシャル３と減速伝達機構５とが連結されている状態（カム作動用の電動モータ２９に電力が供給されている状態）で電動モータ４に電力を供給して電動モータ４を駆動すると、この電動モータ４のモータ回転力がモータ軸４２を介して減速伝達機構５に付与され、減速伝達機構５が作動する。そして、減速伝達機構５において、入力部材５０，５１が例えば図３に示す矢印ｍ１方向に偏心量δをもって円運動を行う。
これに伴い、一方の入力部材５０が外歯５０ｃを自転力付与部材５２の内歯５２ｃに噛合させながら軸線Ｏ１の回り（図３に示す矢印ｎ１方向）に、また他方の入力部材５１が外歯５１ｃを自転力付与部材５２の内歯５２ｃに噛合させながら軸線Ｏ２の回り（図３に示す矢印ｌ１方向）にそれぞれ自転する。この場合、入力部材５０，５１の自転によって図３に示すようにピン挿通孔５０ｂの内周面が針状ころ軸受５５のレース５５０に、またピン挿通孔５１ｂの内周面が針状ころ軸受５７のレース５７０にそれぞれ当接する。
このため、出力部材５３には入力部材５０，５１の公転運動が伝達されず、入力部材５０，５１の自転運動のみが伝達され、この自転運動による自転力が出力部材５３からデフケース３０にその回転力として出力される。
これにより、リヤディファレンシャル３が作動し、電動モータ４のモータ回転力に基づく駆動力が図１におけるリヤアクスルシャフト１０６に配分され、左右の後輪１０５に伝達され、四輪駆動車１０１を発進又は加速させる駆動力となる。
また、リヤディファレンシャル３と減速伝達機構５との連結を解除して二輪駆動状態にする際には、カム作動用の電動モータ２９への電力供給を遮断する。カム作動用の電動モータ２９への電力供給が遮断されると、カム機構７の作動によるカム推力Ｐが発生しないので、クラッチ６の一方側のクラッチエレメント６０が復帰用スプリング６３のばね力によって他方側のクラッチエレメント６１から離間する方向に移動復帰する。これにより、一方側のクラッチエレメント６０の噛み合い用の爪部６０１ａと他方側のクラッチエレメント６１の噛み合い用の爪部６１ｃとの噛み合いが解除され、リヤディファレンシャル３と減速伝達機構５との連結が解除される。
なお、リヤディファレンシャル３と減速伝達機構５との連結を解除する際、電動モータ４のモータ軸４２を車速に対応する速度よりも僅かに高い速度で回転させると、一方側のクラッチエレメント６０の噛み合い用の爪部６０１ａと他方側のクラッチエレメント６１の噛み合い用の爪部６１ｃとの噛み合いが円滑に解除される。
また、リヤディファレンシャル３と減速伝達機構５とが連結された四輪駆動状態で四輪駆動車１０１を停止する場合、車速が所定値以下となった時にカム作動用の電動モータ２９に対する電力供給を遮断すると、リヤディファレンシャル３と減速伝達機構５との連結が解除され、四輪駆動車１０１における停止時の振動を低減することができる。つまり、電動モータ４のステータ４０に設けられた鉄心（図示せず）とロータ４１に設けられた磁石（図示せず）との間の磁気吸引力によるトルクの脈動に起因する振動がリヤディファレンシャル３を介して車体に伝わることを防止でき、四輪駆動車１０１における停止時の振動を低減することができる。
なお、四輪駆動車１０１の停止時の振動低減は、電動モータ４におけるトルクの脈動を抑制するための電力を電動モータ４に供給することにより行うこともできる。
また、リヤディファレンシャル３と減速伝達機構５との連結が遮断され、電動モータ４に電力が供給されていない二輪駆動状態で四輪駆動車１０１を減速する場合、カム作動用の電動モータ２９を駆動してリヤディファレンシャル３と減速伝達機構５とを連結し、電動モータ４のモータ軸４２の回転による電力の回生によって発生する回転抵抗力を四輪駆動車１０１の制動力として利用することも可能である。この場合、リヤディファレンシャル３と減速伝達機構５とを連結する前に電動モータ４のモータ軸４２を車速に対応する速度、又はこの速度よりも僅かに高い速度で回転させると、一方側のクラッチエレメント６０の噛み合い用の爪部６０１ａと他方側のクラッチエレメント６１の噛み合い用の爪部６１ｃとを円滑に噛み合わせることができる。
なお、上記実施の形態においては、入力部材５０，５１を矢印ｍ１方向に円運動させてモータ駆動力伝達装置１を作動させる場合について説明したが、入力部材５０，５１を矢印ｍ２方向に円運動させてもモータ駆動力伝達装置１を上記実施の形態と同様に作動させることができる。この場合、入力部材５０の自転運動は矢印ｎ２方向に、また入力部材５１の自転運動は矢印ｌ２方向にそれぞれ行われる。
[実施の形態の効果]
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
（１）出力用のカム部材７１の軸線方向移動が規制部材９によって回転の規制を受けながら行われる。これにより、カム機構７の作動時における出力用のカム部材７１の動作が回転動作及び移動動作のうち移動動作のみとなり、カム機構７からクラッチ６への移行動作を円滑に行うことができる。
（２）カム機構７の作動時に規制部材９で軸線Ｏ方向に出力用のカム部材７１が案内される。これにより、専用のガイド部材が不要となり、コストの低廉化を図ることができる。
（３）カム作動用の電動モータ２９から入力用のカム部材７０に対するモータ回転力の伝達が歯車機構７４によって効率よくかつ確実に行われる。
以上、本発明のモータ駆動力伝達装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
（１）上記実施の形態では、カム機構７が入力用のカム部材７０と出力用のカム部材７１との間で転動する転動体７２を有する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、転動体を有しないカム機構であってもよい。この場合、カム機構は、入力用のカム部材及び出力用のカム部材を有し、入力用のカム部材と出力用のカム部材とのそれぞれの対向面に周方向に対して傾斜したカム面が形成され、このカム面同士の摺動によって入力用のカム部材と出力用のカム部材とが軸方向に離間する。
（２）上記実施の形態では、駆動源としてエンジン１０２及び電動モータ４を併用した四輪駆動車１０１に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、電動モータのみを駆動源とした四輪駆動車又は二輪駆動車である電気自動車にも適用することができる。また、本発明は、エンジン，電動モータによる第１の駆動軸と電動モータによる第２の駆動軸とを有する四輪駆動車にも上記実施の形態と同様に適用可能である。
１…モータ駆動力伝達装置、２…ハウジング、２０…第１のハウジングエレメント、２００…シャフト支持部、２００ａ…凹孔、２０１…ピン取付部、２０１ａ…凹孔、２０２…ベアリング受部、２０ａ…シャフト挿通孔、２０ｂ…内フランジ、２０ｃ…切り欠き、２０ｄ…貫通孔、２１…第２のハウジングエレメント、２１ａ…内フランジ、２２…第３のハウジングエレメント、２２ａ…シャフト挿通孔、２２ｂ…円筒部、２２ｃ…段差面、２３…凸部、２４…シール部材、２５…円環部材、２６…蓋部材、２７…凸部、２８…シール部材、２９…電動モータ、２９０…モータ軸、３…リヤディファレンシャル、３０…デフケース、３０ａ…収容空間、３０ｂ…シャフト挿通孔、３０ｃ…ストレートスプライン嵌合部、３００ｃ…リング取付部、３０ｄ…段差面、３０ｅ…凹孔、３００ｅ…段差面、３０ｆ…段差面、３１…ピニオンギヤシャフト、３２…ピニオンギヤ、３３…サイドギヤ、３４…玉軸受、３４０…内輪、３５…玉軸受、３５０…内輪、３５１…外輪、３６…ピン、３７…止め輪、３８…玉軸受、３９…モータハウジング、３９ａ…開口部、４…電動モータ、４０…ステータ、４１…ロータ、４２…モータ軸、４２ａ，４２ｂ…偏心部、４２ｃ，４２ｄ…段差面、４３…取付ボルト、４４…玉軸受、４５…スリーブ、４６…玉軸受、４６０…内輪、４６１…外輪、４７…レゾルバ、４７０…ステータ、４７１…ロータ、４９…針状ころ軸受、５…減速伝達機構、５０，５１…入力部材、５０ａ，５１ａ…中心孔、５０ｂ，５１ｂ…ピン挿通孔、５０ｃ，５１ｃ…外歯、５２…自転力付与部材、５２ａ…第１の嵌合部、５２ｂ…第２の嵌合部、５２ｃ…内歯、５３…出力部材、５３ａ…ねじ部、５３ｂ…頭部、５４…玉軸受、５５…針状ころ軸受、５５０…レース、５６…玉軸受、５７…針状ころ軸受、５７０レース、５８…スペーサ、５９…シール部材、６…クラッチ、６０…一方側のクラッチエレメント、６０ａ…大径の円環部、６００ａ…切り欠き、６０１ａ…噛み合い用の爪部、６０ｂ…小径の円環部、６０ｃ…ストレートスプライン嵌合部、６１…他方側のクラッチエレメント、６１ａ…ねじ孔、６１ｂ…切り欠き、６１ｃ…噛み合い用の爪部、６２…針状ころ軸受、６３…復帰用スプリング、６４…受部材、７…カム機構、７０…入力用のカム部材、７０ａ…外歯、７０ｂ…軌道面、７０ｃ…凸部、７１…出力用のカム部材、７１ａ…大径の円環部、７１０ａ…凸部、７１１ａ…カム面、７１ｂ…小径の円環部、７１０ｂ…凹孔、７２…転動体、７３…針状ころ軸受、７４…歯車機構、８…駆動ギヤ、９…規制部材、１０１…四輪駆動車、１０２…エンジン、１０３…トランスアクスル、１０４…前輪、１０５…後輪、１０６…リヤアクスルシャフト、１０７…フロントアクスルシャフト、Ｌ，Ｏ，Ｏ１，Ｏ２…軸線、Ｐ…カム推力、δ，δ１，δ２…偏心量

Claims (3)

  1. ハウジングと、
    前記ハウジング内にその軸線上で配置され、モータ回転力を発生させる電動モータと、
    前記電動モータの前記モータ回転力に基づく駆動力を配分する差動機構と、
    前記差動機構に前記モータ回転力を減速して前記駆動力を伝達する減速伝達機構と、
    前記減速伝達機構と前記差動機構とを断続可能に連結するクラッチと、
    前記クラッチにクラッチ作動力となるカム推力を付与するカム機構とを備え、
    前記カム機構は、カム作動用の駆動源から回転力を受けて回転する入力用のカム部材、及び前記入力用のカム部材の回転に伴う移動によって前記カム推力を出力する出力用のカム部材を有し、前記出力用のカム部材における前記ハウジングの軸線回りの回転が前記ハウジングに固定された規制部材によって規制されている
    モータ駆動力伝達装置。
  2. 前記カム機構は、前記出力用のカム部材が前記規制部材に沿って前記ハウジングの軸線上に移動可能に配置されている請求項１に記載のモータ駆動力伝達装置。
  3. 前記カム機構は、前記入力用のカム部材が前記カム作動用の駆動源に歯車機構を介して連結されている請求項１又は２に記載のモータ駆動力伝達装置。
JP2012074612A 2012-03-28 2012-03-28 モータ駆動力伝達装置 Pending JP2013204702A (ja)

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