JP3414125B2 - 電動車両のクラッチ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、電動車両のクラッ
チ装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に電動車椅子や電動三輪車等の車両
においては、駆動モータから駆動輪へ伝わる動力を断続
させるクラッチ装置が設けられている。図９に従来の電
動三輪車の駆動ユニットの断面図を示す。この駆動ユニ
ットａには、カウンタシャフトｂに設けられて駆動モー
タ（図示略）に従動するカウンタギアｃと、カウンタシ
ャフトｂに摺動自在に設けられたスライドギアｄと、こ
のスライドギアｄに従動して後輪軸ｅを回転させるファ
イナルギアｆとを備える。この駆動ユニットａにおける
クラッチ装置は、スライドギアｄのギア部ｄ１の一側端
をカウンタギアｃの内歯ドッグｃ１に対して係合・離脱
させるものであり、使用者に回動操作されるクラッチレ
バーｇと、クラッチシャフトｈに摺動自在に設けられか
つスライドギアｄをカウンタギアｃから離脱させる方向
に摺動させるシフターｉと、クラッチシャフトｈと一体
的に回転してスライドギアｄをカウンタギアｃから離脱
させる方向にシフターｉを摺動させるクラッチカムｊと
を備える。 【０００３】シフターｉは、カウンタギアｃ側とは反対
側のスライドギアｄの端部に係合しクラッチシャフトｈ
に軸着されたシフトフォークｉ１と、このシフトフォー
クｉ１からスライドギアｄ側とは反対側へ延びてクラッ
チシャフトｈに軸着される軸着部ｉ２とから構成されて
いる。シフトフォークｉ１の外側面には、クラッチカム
ｊに接触したカムフォロアｉ３が一体形成される。 【０００４】この従来のクラッチ装置によれば、次のよ
うにしてクラッチ手段（内歯ドッグｃ１，スライドギア
ｄ）が操作される。図９に示す状態では、カウンタギア
ｃの内歯ドッグｃ１に、スプリングｋにより付勢された
スライドギアｄのギア部ｄ１が挿入されており、クラッ
チ手段が係合状態にある。この状態からクラッチレバー
ｇを回動操作してクラッチシャフトｈを回動させると、
クラッチカムｊが回転してシフトフォークｉ１のカムフ
ォロアｉ３を押圧してシフターｉ全体を紙面に対して右
側に移動させる。これにより、シフトフォークｉ１に係
合したスライドギアｄもスプリングｋの付勢力に抗して
右側に摺動し、カウンタギアｃの内歯ドッグｃ１から外
れる。したがって、クラッチが切れてスライドギアｄは
駆動モータに対して回転自由となり後輪軸ｅが空転可能
となる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のクラッチ装置においては、図９の紙面に対して左側
からカウンタギアｃ、スライドギアｄ、シフターｉが軸
方向に並ぶため、駆動ユニットａを構成するギアケース
ｍの幅寸法が大きくなってしまうという問題点がある。
特にシフターｉにおいて、シフトフォークｉ１の側面か
ら軸着部ｉ２の側面までの間が前記ギアケースｍの幅寸
法に大きく影響を与えている。なお、シフトフォークｉ
１に一体形成される軸着部ｉ２は、シフターｉをクラッ
チシャフトｈに安定的に支持させる役割を果たしてい
る。すなわち、シフターｉは、ある程度の幅（この従来
例の場合はシフトフォークｉ１の側面から軸着部ｉ２の
側面までの寸法）を有してクラッチシャフトｈに嵌合さ
せることが望ましい。 【０００６】本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、クラッチシャフトの長さを短くして
ギアケースの小型化・軽量化を図ることができる電動車
両のクラッチ装置を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため次のような構成を有する。すなわち、請求項
１の発明は、駆動モータから駆動輪へ伝わる動力を断続
させる電動車両のクラッチ装置であって、カウンタシャ
フトに設けられ前記駆動モータに従動するカウンタギア
に対し、前記カウンタシャフトに摺動自在に設けられた
スライドギアを係合・離脱させるものにおいて、前記カ
ウンタシャフトと略平行に配設され回動操作されるクラ
ッチシャフトと、該クラッチシャフトに摺動自在に設け
られかつ前記スライドギアを前記カウンタギアから離脱
させる方向に摺動させるシフターと、前記クラッチシャ
フトと一体的に回転して前記スライドギアを前記カウン
タギアから離脱させる方向に前記シフターを摺動させる
クラッチカムとを備え、前記シフターは、前記クラッチ
シャフトに軸着されて前記スライドギアに係合したシフ
トフォークと、前記カウンタギアを挟んで前記シフトフ
ォークとは反対側で前記クラッチシャフトに軸着される
と共に前記クラッチシャフトの回動時に前記クラッチカ
ムによって前記カウンタギア側に押圧されるカムフォロ
アとを一体に備えたことを特徴とする電動車両のクラッ
チ装置である。 【０００８】本発明によれば、前記シフターのシフトフ
ォークとカムフォロアとを前記カウンタギアを挟むよう
に配置したので、クラッチシャフトの長さを短くするこ
とが可能となる。すなわち、前記シフターが前記カウン
タギアを跨ぐようにクラッチシャフトに軸着されるの
で、シフターとカウンタギアとが軸方向において重なる
ようになり、このため、従来に比べてシフターの幅寸法
分だけクラッチシャフトの長さを詰めることができ、延
いてはギアケースの小型化・軽量化を図ることができ
る。 【０００９】なお、本発明に係るシフターは、シフトフ
ォークおよびカムフォロアにてクラッチシャフトに軸着
され、しかもシフトフォークとカムフォロアとを一体に
備えたものであるため、ある程度の幅寸法を確保した上
でクラッチシャフトに嵌合される。したがって、シフタ
ーは安定的にクラッチシャフトに支持される。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。本実施形態に係る電動車椅子（電
動車両の一例）２は、図１に示すように、搭乗者用シー
ト４と、搭乗者用シート４の背後で立ち上がる背もたれ
６と、搭乗者用シート４および背もたれ６を支持するフ
レーム体８と、フレーム体８の後上端に突設された左右
一対の介助者用の手押しハンドル１０と、駆動モータ１
２を駆動源としてフレーム体８に搭載された駆動ユニッ
ト１４と、この駆動ユニット１４に後輪軸１６（後述）
が支持されると共に駆動ユニット１４により駆動される
左右一対の後輪１８とを備える。駆動ユニット１４は、
左右の後輪１８それぞれに対応して左右一対設けられて
おり、各駆動ユニット１４には、駆動モータ１２から後
輪１８に伝達される動力を断続させるクラッチ手段２０
（後述）が備えられている。左右の各クラッチ手段２０
は、それぞれ独自のクラッチレバー２２を有し、各クラ
ッチレバー２２は、後輪１８の中心部の前側近傍にて駆
動ユニット１４に接続される。 【００１１】次に、クラッチ手段２０およびこれを操作
するクラッチ操作装置５２からなるクラッチ装置の構成
および作用を駆動ユニット１４全体の構成と併せて説明
する。各駆動ユニット１４は、図２に示すように、駆動
モータ１２と、駆動モータ１２の動力を後輪１８の後輪
軸１６に伝達するための動力伝達機構２４と、フレーム
体８に取り付けられて動力伝達機構２４を収容したギア
ケース２６とから主に構成される。動力伝達機構２４と
駆動モータ１２との間には、駆動モータ１２からの動力
を断続させるクラッチ手段２０が介在される。 【００１２】駆動モータ１２は、図２に示すように、略
円筒形のヨーク部１２ａと、ヨーク部１２ａから外側方
に突出した動力取出軸１２ｂと、動力取出軸１２ｂの端
部にボルト２８で締着されたモータピニオン１２ｃと、
動力取出軸１２ｂを回転自在に支持するボールベアリン
グ１２ｄと、ボールベアリング１２ｄを側面部に備えか
つ駆動モータ１２をギアケース２６に固定するための取
付フランジ１２ｅとから主になる。 【００１３】取付フランジ１２ｅは、図３に示すように
（図は右側の駆動ユニットを示す）、車両側面視で略矩
形形状を呈しており、その各辺部１２ｅ１がギアケース
２６の前後方向に沿う中心線Ｃに対して約４５度の角度
で傾斜するようにギアケース２６にボルト３０（図２参
照）により締着される。 【００１４】動力伝達機構２４は、図２に示すように、
モータピニオン１２ｃに従動するカウンタギア３２と、
ギアケース２６の内側面にボールベアリング３４を介し
て取り付けられかつカウンタギア３２を支持するカウン
タシャフト３６と、カウンタシャフト３６に摺動自在に
設けられてカウンタギア３２に係合・離脱可能なスライ
ドギア３８と、スライドギア３８に噛み合って後輪軸１
６に一体形成されたファイナルギア４０とを備える。な
お、後輪軸１６は、ギアケース２６の内側面に取り付け
られたボールベアリング４２に回転自在に支持されると
共に、その外側の軸端部には、後輪１８がナット４４で
締着される。 【００１５】クラッチ手段２０は、図２に示すように、
スライドギア３８とカウンタギア３２とを係合・離脱さ
せるものであり、スライドギア３８の内側部に一体形成
されたドッグ部２０ａと、カウンタギア３２の外側面に
設けられたドッグ部２０ｂとから構成されており、スラ
イドギア３８は、カウンタシャフト３６に装着されたコ
イルスプリング４６によってドッグ部２０ａ，２０ｂ同
士が噛み合う方向に常時付勢される。 【００１６】スライドギア３８のドッグ部２０ａおよび
カウンタギア３２のドッグ部２０ｂは、図６（ａ）・
（ｂ）および図７（ａ）・（ｂ）に示すように、周方向
にかつ交互に形成された横断面略等脚台形の凹部４８
ａ，４８ｂと凸部５０ａ，５０ｂとからなり、係合状態
では互いの凹部４８ａ，４８ｂと凸部５０ａ，５０ｂと
が嵌め合わされる。本実施形態においては、図８に示す
ように、各凸部５０ａ，５０ｂ・凹部４８ａ，４８ｂの
側面をテーパ状に形成したので、係合状態ではスプリン
グ４６の付勢力により凹部４８ａ，４８ｂ・凸部５０
ａ，５０ｂの側面同士が互いに隙間なく重なり合う。本
実施形態では、凸部５０ａ，５０ｂ・凹部４８ａ，４８
ｂの側面の傾斜角θを約１０°に設定している。 【００１７】クラッチ操作装置５２は、図４（ａ）に示
すように、カウンタシャフト３６と略平行に配設され回
動操作されるクラッチシャフト５４と、クラッチシャフ
ト５４に摺動自在に設けられかつスライドギア３８をカ
ウンタギア３２から離脱させる方向に摺動させるシフタ
ー５６と、クラッチシャフト５４と一体的に回転してス
ライドギア３８をカウンタギア３２から離脱させる方向
にシフター５６を摺動させるクラッチカム５８とを備え
る。 【００１８】クラッチシャフト５４は、図３に示すよう
に車両側面視において、前記取付フランジ１２ｅの前上
部の辺部１２ｅ１の中央部近傍であって取付フランジ１
２ｅと干渉しない位置に設けられ、ギアケース２６に左
右両端が支持される。クラッチシャフト５４の内側端部
には、図４に示すように、ボルト６０によりクラッチレ
バー２２が固定される。 【００１９】クラッチレバー２２は、クラッチ手段２０
の解除状態（図５（ａ）に示す各ドッグ部２０ａ，２０
ｂの離脱状態）では、図３に二点鎖線で示すように、車
両側面視で後傾した位置にあり、一方、クラッチ手段２
０の係合状態（図４（ａ）に示す各ドッグ部２０ａ，２
０ｂの噛み合う状態）では、図３に実線で示すように、
車両側面視でやや前傾した位置にある。 【００２０】シフター５６は、図４（ａ）に示すよう
に、クラッチシャフト５４に軸着されスライドギア３８
に係合したシフトフォーク５６ａと、カウンタギア３２
を挟んでシフトフォーク５６ａとは反対側でクラッチシ
ャフト５４に軸着されると共にクラッチシャフト５４の
回動時にクラッチカム５８によってカウンタギア３２側
に押圧されるカムフォロア５６ｂとを一体に備える。す
なわち、このシフター５６は、軸方向においてカウンタ
ギア３２と重なる位置でクラッチシャフト５４に摺動自
在に軸着された摺動筒５６ｃを備え、シフトフォーク５
６ａは、この摺動筒５６ｃの外側端に溶接されると共に
スライドギア３８を挟みスライドギア３８を軸方向に摺
動させる。また、カムフォロア５６ｂは摺動筒５６ｃの
内側端に溶接されている。 【００２１】次に作用について説明する。まず、図３に
二点鎖線で示すクラッチレバー２２の状態では、図５
（ａ）に示すようにカムフォロア５６ｂがクラッチカム
５８によって車両外側方に移動されていて、それに伴い
シフトフォーク５６ａがスプリング４６のスプリング力
に抗してスライドギア３８をカウンタシャフト３６にお
いて車両外側方に移動させかつその状態を保持してい
る。このため、スライドギア３８のドッグ部２０ａがカ
ウンタギア３２のドッグ部２０ｂから離脱しており、駆
動モータ１２と後輪１８との間の動力の伝達は遮断され
ている。したがって、この状態で介助者は、手押しハン
ドル１０を持って負荷の低い状態で電動車椅子２を手押
しすることができる。 【００２２】このクラッチ手段２０の解除状態から、ク
ラッチ手段２０を係合させて駆動モータ１２により後輪
１８を駆動したい場合、搭乗者または介助者はクラッチ
レバー２２を図３に二点鎖線で示す位置から実線で示す
位置まで前方に回動させる。すると、図４（ａ）に示す
ように、スプリング４６の復元力によりスライドギア３
８が車両内側方に移動すると共にカムフォロア５６ｂが
クラッチカム５８側に移動し、スライドギア３８のドッ
グ部２０ａがカウンタギア３２のドッグ部２０ｂと噛み
合ってクラッチ手段２０が係合する。 【００２３】なお、クラッチ手段２０を係合状態から解
除状態にする場合は、介助者または搭乗者は、クラッチ
レバー２２を操作して図３に実線で示す位置から二点鎖
線で示す位置に回動させることにより、クラッチカム５
８を回動させてカムフォロア５６ｂを車両外側方に押圧
する。このとき、カムフォロア５６ｂは、図４（ｂ）に
示す状態から、図５（ｂ）に示すようにクラッチカム５
８のカム部５８ｂに乗り上がり、車両外側方に移動す
る。するとカムフォロア５６ｂの移動に従って摺動筒５
６ｃおよびシフトフォーク５６ａが摺動するため、スラ
イドギア３８がシフトフォーク５６ａによってカウンタ
シャフト３６上を車両外側方に移動する。これにより、
スライドギア３８のドッグ部２０ａがカウンタギア３２
のドッグ部２０ｂから離脱してクラッチ手段２０が解除
される（図５（ａ）参照）。 【００２４】このように作用する本実施形態において
は、シフター５６のシフトフォーク５６ａとカムフォロ
ア５６ｂとがカウンタギア３２を挟むように配置される
ので、クラッチシャフト５４の長さを短くすることが可
能となる。すなわち、シフター５６がカウンタギア３２
を跨ぐようにクラッチシャフト５４に軸着されるので、
シフター５６とカウンタギア３２とが軸方向において重
なるようになり、このため、従来よりもシフター５６の
幅寸法分だけクラッチシャフト５４の長さを詰めること
ができるので、ギアケース２６の幅寸法を小さくするこ
とが可能となり、延いてはギアケース２６の小型化・軽
量化を図ることができる。 【００２５】また、シフター５６は、シフトフォーク５
６ａ、摺動筒５６ｃおよびカムフォロア５６ｂにてクラ
ッチシャフト５４に軸着され、しかもシフトフォーク５
６ａ、摺動筒５６ｃおよびカムフォロア５６ｂを一体に
備えたものであるため、ある程度の幅寸法を確保した形
態でクラッチシャフト５４に嵌合される。したがって、
シフター５６は安定的にクラッチシャフト５４に支持さ
れる。 【００２６】また、各ドッグ部２０ａ，２０ｂの凸部５
０ａ，５０ｂ・凹部４８ａ，４８ｂの側面がテーパ状に
形成されており、係合状態において該側面同士がスプリ
ング４６の付勢力で互いに押し付けられるので、ドッグ
部２０ａ，２０ｂ間のガタが無くなる。このため、近年
の電動車椅子などのように微低速の移動が要求される場
合でも、クラッチ装置全体のガタを小さくすることがで
きる。これに対して、クラッチ手段のドッグ部をスライ
ドギアのギア形状にしたり、インボリュートスプライ
ン，角スプラインに形成した場合は、ドッグ部間にガタ
が発生してしまう。なお、駆動モータの電子制御により
微低速まで運転している現在の電動車両では、クラッチ
手段のドッグ部のガタが微低速運転に影響を与える最大
の要因であるが、本実施形態によれば、このドッグ部２
０ａ，２０ｂのガタを無くすことにより、電動車両の良
好な微低速運転が得られる。 【００２７】また、本実施形態では、取付フランジ１２
ｅをギアケース２６の中心線Ｃに対して約４５度傾斜す
るようにギアケース２６に締着したので、図３に示すよ
うに、クラッチシャフト５４をギアケース２６の中心寄
りに配置することができる。これによりギアケース２６
の形状を上下対象型とすることが可能となる。これに対
して、図１０に示す第１の比較例のように、上下二つの
辺部１２ｅ１を傾斜させずに車両側面視で中心線Ｃに沿
うように取付フランジ１２ｅを設けた場合は、ギアケー
ス２６の中心から離れた位置にクラッチシャフト５４を
配置することになるため、ギアケース２６が大きくなっ
てしまう。また、図１１および図１２に示す第２の比較
例の駆動ユニットｎは、クラッチレバーｐに連結したロ
ッドｑでシフターｒを移動させてスライドギアｓを摺動
させるものであり、駆動モータｔの取付フランジｕは、
その各辺部ｕ１が前後・上下に沿うようにギアケースｖ
に取り付けられている。この第２の比較例においても、
取付フランジｕの各辺部ｕ１を前後方向・上下方向に沿
わせているので、クラッチシャフトｗがギアケースｖの
中心から遠く離れてしまうことが判る。 【００２８】本実施形態は本発明の好適な実施の態様で
あり、本発明の技術的範囲は本実施形態に限定されな
い。 【００２９】 【発明の効果】以上の説明の通り、本発明によれば、電
動車両のクラッチ装置において、クラッチシャフトの長
さを短くしてギアケースの小型化・軽量化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本実施形態に係る電動車椅子の斜視図である。 【図２】本実施形態に係る駆動ユニット周辺の構造の断
面図である。 【図３】本実施形態に係る駆動ユニット周辺の構造の側
面図である。 【図４】（ａ）は本実施形態に係るクラッチシャフト周
辺の構造の断面図であってクラッチの係合状態を示す
図、（ｂ）は（ａ）におけるクラッチカムおよびカムフ
ォロアの拡大図である。 【図５】（ａ）は本実施形態に係るクラッチシャフト周
辺の構造の断面図であってクラッチの解除状態を示す
図、（ｂ）は（ａ）におけるクラッチカムおよびカムフ
ォロアの拡大図である。 【図６】（ａ）は本実施形態に係るスライドギアの断面
図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ矢視図である。 【図７】（ａ）は本実施形態に係るカウンタギアの断面
図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ矢視図である。 【図８】本実施形態に係る各ドッグ部の噛み合い状態の
拡大断面図である。 【図９】従来例に係る電動三輪車の駆動ユニットの断面
図である。 【図１０】本実施形態の第１の比較例に係る駆動ユニッ
ト周辺の構造の側面図である。 【図１１】本実施形態の第２の比較例に係る駆動ユニッ
ト周辺の構造の側面図である。 【図１２】本実施形態の第２の比較例に係る駆動ユニッ
ト周辺の構造の断面図である。 【符号の説明】 ２ 電動車椅子（電動車両の一例） １２ 駆動モータ １８ 後輪（駆動輪に相当） ３２ カウンタギア ３６ カウンタシャフト ３８ スライドギア ５４ クラッチシャフト ５６ シフター ５６ａ シフトフォーク ５６ｂ カムフォロア ５８ クラッチカム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平３−124023（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−124963（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭39−27583（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭43−4570（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 11/00 - 11/12 A61G 5/04

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 駆動モータから駆動輪へ伝わる動力を断
   続させる電動車両のクラッチ装置であって、カウンタシ
   ャフトに設けられ前記駆動モータに従動するカウンタギ
   アに対し、前記カウンタシャフトに摺動自在に設けられ
   たスライドギアを係合・離脱させるものにおいて、 前記カウンタシャフトと略平行に配設され回動操作され
   るクラッチシャフトと、該クラッチシャフトに摺動自在
   に設けられかつ前記スライドギアを前記カウンタギアか
   ら離脱させる方向に摺動させるシフターと、前記クラッ
   チシャフトと一体的に回転して前記スライドギアを前記
   カウンタギアから離脱させる方向に前記シフターを摺動
   させるクラッチカムとを備え、 前記シフターは、前記クラッチシャフトに軸着されて前
   記スライドギアに係合したシフトフォークと、前記カウ
   ンタギアを挟んで前記シフトフォークとは反対側で前記
   クラッチシャフトに軸着されると共に前記クラッチシャ
   フトの回動時に前記クラッチカムによって前記カウンタ
   ギア側に押圧されるカムフォロアとを一体に備えたこと
   を特徴とする電動車両のクラッチ装置。