JP2021139371A - 電動車両用有段動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数や、フリクションの増加を抑制した電動車両用有段動力伝達装置を提供する。【解決手段】本発明の電動車両用有段動力伝達装置では、電動機からの駆動力を、第１遊星歯車、第２遊星歯車、第１ブレーキ及び第２ブレーキとからなる変速機構で変速し、当該変速された駆動力を前記変速機構と同軸上の差動機構を介して駆動輪に伝達する動力伝達装置であって、前記第１遊星歯車は、第１サンギヤと、第１リングギヤと、前記第１サンギヤと前記第１リングギヤに噛み合う第１シングルピニオンギヤを支持する第１キヤリヤとを有し、前記第２遊星歯車は、第２サンギヤと、第２リングギヤと、前記第２サンギヤと前記第２リングギヤに噛み合う第２シングルピニオンギヤを支持する第２キヤリヤとを有し、前記第２ブレーキは、前記第１回転メンバの回転を係止可能であり、当該第１及び第２ブレーキを選択的に締結解放することで２速の変速比を達成可能とした。【選択図】図１

Description

本発明は、電動車両用有段動力伝達装置に関する。

特許文献１には、電動機を駆動源とする電動車両において、最大駆動力、最高速を確保しつつ、モータを小型化するために有段の変速機構を備えた電動車両用有段動力伝達装置の技術が記載されている。

欧州特許出願公開２５１１５６９号明細書

しかしながら、特許文献１の技術では、締結要素２個の構成で、回転部材同士の締結を行うクラッチを含んでおり、このクラッチを締結するピストンを押すために、スラストベアリング等の軸受を介して押す必要があり、この軸受によりフリクションが発生し、効率が悪化するという問題がある。
また、クラッチのピストン及び作動室を回転部材内に設けることも考えられるが、この場合、ケース等から作動室までの油路の受け渡し部分にシールリングを設ける必要があり、部品点数や、フリクションが増加するという問題が発生する。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、部品点数や、フリクションの増加を抑制した電動車両用有段動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明の電動車両用有段動力伝達装置では、電動機からの駆動力を、第１遊星歯車、第２遊星歯車、第１ブレーキ及び第２ブレーキとからなる変速機構で変速し、当該変速された駆動力を前記変速機構と同軸上の差動機構を介して駆動輪に伝達する動力伝達装置であって、前記第１遊星歯車は、第１サンギヤと、第１リングギヤと、前記第１サンギヤと前記第１リングギヤに噛み合う第１シングルピニオンギヤを支持する第１キヤリヤとを有し、前記第２遊星歯車は、第２サンギヤと、第２リングギヤと、前記第２サンギヤと前記第２リングギヤに噛み合う第２シングルピニオンギヤを支持する第２キヤリヤとを有し、前記電動機と連結する入力軸は、前記第１サンギヤに常時連結し、前記差動機構と連結する出力軸は、前記第１キヤリヤと前記第２リングギヤとに常時連結し、前記第１リングギヤと前記第２サンギヤとが常時連結して第１回転メンバを構成し、前記第１ブレーキは前記第２キヤリヤの回転を係止可能であり、前記第２ブレーキは、前記第１回転メンバの回転を係止可能であり、当該第１及び第２ブレーキを選択的に締結解放することにより２速の変速比を達成可能にしたことを特徴とする。

よって、本発明の電動車両用有段動力伝達装置にあっては、クラッチを必要としないため、部品点数や、フリクションの増加を抑制することができる。

実施例１の電動車両用有段動力伝達装置を模式的に示すスケルトン図である。 実施例1の電動車両用有段動力伝達装置の各ブレーキの締結・解放の状態を示す図表である。 実施例1の電動車両用有段動力伝達装置についての共線図である。 実施例２の電動車両用有段動力伝達装置を模式的に示すスケルトン図である。

［実施例１］
図１は、実施例１の電動車両用有段動力伝達装置を模式的に示すスケルトン図である。

[電動車両用有段動力伝達装置の構成]
破線で囲まれた電動車両用有段動力伝達装置１０は、シングルピニオン式の第１遊星歯車２とシングルピニオン式の第２遊星歯車３とピストンとピストンシリンダ室と多板要素とから成る第１ブレーキＬ／Ｂ、第２ブレーキＨ／Ｂとから構成される変速機構とその一対の遊星歯車２、３間に配置されたダブルピニオン式の遊星歯車である差動機構４とから構成され、回転軸線Ｐの軸方向の一方側（図示右方向）から、第１遊星歯車２、差動機構４、第２遊星歯車３の順に配置している。
なお、シングルピニオン式の第１遊星歯車２と第２遊星歯車３と第１ブレーキＬ／Ｂ、第２ブレーキＨ／Ｂとから構成される変速機構と差動機構４は、その回転中心である回転軸線Ｐ上で同軸に配置されている。
第１遊星歯車２は、第１サンギヤ２Ｓと第１リングギヤ２Ｒと、第１サンギヤ２Ｓと第１リングギヤ２Ｒに噛み合う第１シングルピニオンギヤ２Ｐを支持する第１キャリア２Ｃとから構成されている。
第２遊星歯車３は、第２サンギヤ３Ｓと第２リングギヤ３Ｒと、第２サンギヤ３Ｓと第２リングギヤ３Ｒに噛み合う第２シングルピニオンギヤ３Ｐを支持する第２キャリア３Ｃとから構成されている。
差動機構４は、サンギヤ４Ｓとリングギヤ４Ｒと、サンギヤ４Ｓとリングギヤ４Ｒに噛み合うダブルピニオンギヤ４Ｐを支持するキャリア４Ｃとから構成されている。
また、電動機１は、回転軸線Ｐの軸方向の一方側（図示右方向）で、第１ブレーキＬ／Ｂ、第２ブレーキＨ／Ｂは、回転軸線Ｐの軸方向の他方側（図示左方向）で、第１遊星歯車２と第２遊星歯車３、差動機構４の径方向外側に配置されている。

まず、電動機1は、入力軸αを介して第１遊星歯車２のサンギヤ２Ｓに連結している。
第１遊星歯車２の第１リングギヤ２Ｒは、第２遊星歯車３の第２サンギヤ３Ｓと常時連結して、第１回転メンバを構成している。
また、この第１回転メンバは、第２ブレーキＨ／Ｂにより、ケースＣＡに係止可能に構成されている。
第２遊星歯車３の第２キャリア３Ｃは、第１ブレーキＬ／Ｂにより、ケースＣＡに係止可能に構成されている。
第１遊星歯車２の第１キャリア２Ｃと第２遊星歯車３の第２リングギヤ３Ｒは差動機構４のリングギヤ４Ｒに、出力軸βを介して常時連結している。
差動機構４のキャリア４Ｃは右側駆動輪５Ｒに、差動機構４のサンギヤ４Ｓは左側駆動輪５Ｌに常時連結している。

図２は、実施例1の電動車両用有段動力伝達装置の各ブレーキの締結・解放の状態を示
す図表である。

図２に示すように、第１ブレーキＬ／Ｂを締結すると、シングルピニオン式の第１遊星歯車２とシングルピニオン式の第２遊星歯車３と第１ブレーキＬ／Ｂ、第２ブレーキＨ／Ｂとから構成される変速機構は１速を形成し、第２ブレーキＨ／Ｂを締結すると、シングルピニオン式の第１遊星歯車２とシングルピニオン式の第２遊星歯車３と第１ブレーキＬ／Ｂ、第２ブレーキＨ／Ｂとから構成される変速機構は２速を形成することになる。

図３は、実施例1の電動車両用有段動力伝達装置についての共線図である。

前述したように、１速時には、第１ブレーキＬ／Ｂが締結され、第２キャリア３ＣがケースＣＡに固定される。
このため、サンギヤ２Ｓに入力される電動機１の駆動力は、１速に変速された後、第１遊星歯車２の第１キャリア２Ｃと第２遊星歯車３の第２リングギヤ３Ｒを介して、差動機構４のリングギヤ４Ｒに入力され、キャリア４Ｃから右側駆動輪５Ｒに、サンギヤ４Ｓから左側駆動輪５Ｌに駆動力が伝達される。

また、前述したように、２速時には、第２ブレーキＨ／Ｂが締結され、常時連結されている第１リングギヤ２Ｒと第２サンギヤ３Ｓで構成される第1回転メンバがケースＣＡに固定される。
このため、サンギヤ２Ｓに入力される電動機１の駆動力は、２速に変速された後、第１遊星歯車２の第１キャリア２Ｃと第２遊星歯車３の第２リングギヤ３Ｒを介して、差動機構４のリングギヤ４Ｒに入力され、キャリア４Ｃから右側駆動輪５Ｒに、サンギヤ４Ｓから左側駆動輪５Ｌに駆動力が伝達される。

このように構成することにより、前進２速、後進２速（電動機１を逆回転させる）の電動車両用有段動力伝達装置１０を構成している。

次に、作用効果を説明する。
実施例１の電動車両用有段動力伝達装置にあっては、以下に列挙する作用効果を奏する。

（１）電動車両用有段動力伝達装置１０は、シングルピニオン式の第１遊星歯車２とシングルピニオン式の第２遊星歯車３と第１ブレーキＬ／Ｂ、第２ブレーキＨ／Ｂとから構成される変速機構とその一対の第１遊星歯車２と、第２遊星歯車３間に配置された差動機構４とから構成した。
よって、締結要素として２組の第１ブレーキＬ／Ｂ、第２ブレーキＨ／Ｂで構成し、クラッチを必要としないため、軸受部材によるフリクションの悪化がなく、また、シールリングも必要がないため部品点数を削減でき、オイルのリークも減らすことができる。

（２）回転軸線Ｐの軸方向の一方側から、第１遊星歯車２、差動機構４、第２遊星歯車３の順に配置した。
よって、中央に差動機構４を配置し、その両側に第１遊星歯車２、第２遊星歯車３を配置しているので、電動車両用有段動力伝達装置１０を小型化することができる。
すなわち、第１遊星歯車２、第２遊星歯車３を隣接配置し、差動機構４を回転軸線Ｐの軸方向の一方側においた場合、第２遊星歯車３の内径側に３つの軸を通さざるを得ない。このため、適切な変速比を確保しようとした場合、第２遊星歯車３が大型化する。（適切な変速比をとるための歯数比を確保しようとしても第２サンギヤ３Ｓが大型化するので、第２リングギヤ３Ｒも大型化せざるを得ない）。一方、第１実施例では、第２遊星歯車３の内径側を通る軸数を最小限にでき、第２遊星歯車３のサンギヤ３Ｓを小型化できるので、適切な歯数比をとっても、第２遊星歯車３が大型化せず、シングルピニオン式の第１遊星歯車２と第２遊星歯車３と第１ブレーキＬ／Ｂ、第２ブレーキＨ／Ｂとから構成される変速機構の大型化を抑制できる。

（３）電動機１は、回転軸線Ｐの軸方向の一方側で、第１ブレーキＬ／Ｂ、第２ブレーキＨ／Ｂは、回転軸線Ｐの軸方向の他方側で、第１遊星歯車２と第２遊星歯車３、差動機構４の径方向外側に配置した。
よって、電動機１、第１ブレーキＬ／Ｂ、第２ブレーキＨ／Ｂを径方向外側に配置することで、装置の軸方向寸法の増大を抑制することができる。これにより、フロントエンジン・フロントドライブ（ＦＦ）車において、ドライブシャフト長を十分確保でき、ドライブシャフトの折れ角が大きくなりすぎることを抑制できる。
また、第１ブレーキＬ／Ｂ、第２ブレーキＨ／Ｂを集中配置することで、油路長の差を小さくでき、第１ブレーキＬ／Ｂ、第２ブレーキＨ／Ｂの制御性を向上することがで
きる。

（４）差動機構４は、サンギヤ４Ｓとリングギヤ４Ｒと、サンギヤ４Ｓとリングギヤ４Ｒに噛み合うダブルピニオンギヤ４Ｐを支持するキャリア４Ｃとからなる遊星歯車で構成した。
よって、回転軸線Ｐの軸方向の装置の軸方向寸法の増大を抑制することができる。これにより、フロントエンジン・フロントドライブ（ＦＦ）車において、ドライブシャフト長を十分確保でき、ドライブシャフトの折れ角が大きくなりすぎることを、より抑制できる。

図４は、実施例２の電動車両用有段動力伝達装置を模式的に示すスケルトン図である。

実施例１とは異なり、電動機１と第１ブレーキＬ／Ｂ、第２ブレーキＨ／Ｂを、第１遊星歯車２と第２遊星歯車３、差動機構４の径方向内側で、回転軸線Ｐの軸方向の一方側と他方側に配置した。
その他の構成、作用は実施例１と同じであるため、説明を省略する。

次に、実施例２の作用効果を列挙する。
電動機１と第１ブレーキＬ／Ｂ、第２ブレーキＨ／Ｂを、第１遊星歯車２と第２遊星歯車３、差動機構４の回転軸線Ｐの軸方向の一方側と他方側に配置した。
よって、電動機１と第１ブレーキＬ／Ｂ、第２ブレーキＨ／Ｂを、第１遊星歯車２と第２遊星歯車３、差動機構４の回転軸線Ｐの軸方向の一方側と他方側に配置することで、装置の径方向寸法の増大を抑制することができる。これにより、フロントエンジン・リヤドライブ（ＦＲ）車において、装置の搭載性の向上を図ることができる。
その他の作用効果は、実施例１の作用効果の（３）を除き、実施例１と同じである。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施例に示した構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

１ 電動機
２ 第１遊星歯車（変速機構）
２Ｓ 第１サンギヤ
２Ｒ 第１リングギヤ（第1回転メンバ）
２Ｃ 第１キャリア
２Ｐ 第１シングルピニオンギヤ
３ 第２遊星歯車（変速機構）
３Ｓ 第２サンギヤ（第1回転メンバ）
３Ｒ 第２リングギヤ
３Ｃ 第２キャリア
３Ｐ 第２シングルピニオンギヤ
４ 差動機構
４Ｓ サンギヤ
４Ｒ リングギヤ
４Ｃ キャリア
４Ｐ ダブルピニオンギヤ
５Ｌ 左側駆動輪
５Ｒ 右側駆動輪
Ｌ／Ｂ 第１ブレーキ（変速機構）
Ｈ／Ｂ 第２ブレーキ（変速機構）
Ｐ 回転軸線
α 入力軸
β 出力軸

Claims (5)

1. 電動機からの駆動力を、第１遊星歯車、第２遊星歯車、第１ブレーキ及び第２ブレーキとからなる変速機構で変速し、当該変速された駆動力を前記変速機構と同軸上の差動機構を介して駆動輪に伝達する動力伝達装置であって、
   前記第１遊星歯車は、第１サンギヤと、第１リングギヤと、前記第１サンギヤと前記第１リングギヤに噛み合う第１シングルピニオンギヤを支持する第１キャリアとを有し、
   前記第２遊星歯車は、第２のサンギヤと、第２のリングギヤと、前記第２のサンギヤと前記第１のリングギヤに噛み合う第２シングルピニオンギヤを支持する第２のキャリアとを有し、
   前記電動機と連結する入力軸は、前記第１サンギヤに常時連結し、
   前記差動機構と連結する出力軸は、前記第１キャリアと前記第２リングギヤとに常時連結し、
   前記第１リングギヤと前記第２サンギヤとが常時連結して第１回転メンバを構成し、
   前記第１ブレーキは前記第２キャリアの回転を係止可能であり、
   前記第２ブレーキは、前記第一回転メンバの回転を係止可能であり、
   当該第１及び第２ブレーキを選択的に締結解放することにより２速の変速比を達成可能にした、
   ことを特徴とする電動車両用有段動力伝達装置。
2. 請求項1に記載の電動車両用有段動力伝達装置において、
   軸方向一方側から他方側に向かって、前記第１遊星歯車、前記差動機構、第２遊星歯車の順に配置されている、
   ことを特徴とする電動車両用有段動力伝達装置。
3. 請求項２に記載の電動車両用有段動力伝達装置において、
   前記電動機を前記第１遊星歯車、前記差動機構、前記第２遊星歯車の径方向外側で軸方向の一方側に配置し、
   前記第１ブレーキ、前記第２ブレーキを前記第１遊星歯車、前記差動機構、第２遊星歯車の径方向外側で軸方向の他方側に配置した、
   ことを特徴とする電動車両用有段動力伝達装置。
4. 請求項２に記載の電動車両用有段動力伝達装置において、
   前記電動機を前記第１遊星歯車、前記差動機構、前記第２遊星歯車の径方向内側で軸方向の一方側に配置し、
   前記第１ブレーキ、前記第２ブレーキを前記第１遊星歯車、前記差動機構、第２遊星歯車の径方向内側で軸方向の他方側に配置した、
   ことを特徴とする電動車両用有段動力伝達装置。
5. 請求項1に記載の電動車両用有段動力伝達装置において、
   前記差動機構は、遊星歯車にて構成した、
   ことを特徴とする電動車両用有段動力伝達装置。

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