JP4492584B2 - パーキングロック機構 - Google Patents

Description

本発明は、遊星歯車式減速機構を備えてモータの駆動力によって走行する電気自動車のパーキングロック機構に関する。

従来、自動車は、駐車中に当該車両が移動することを防ぐためにパーキングブレーキを備えている。さらに車両は、このパーキングブレーキに加えて、例えば車両が坂道に駐車される場合においても当該車両が移動することをより効果的に防ぐために、駆動軸をロックするパーキングロック機構を備えることが一般的である。電気自動車等のモータ駆動によって走行する車両においてもこの機構は必要不可欠である。モータ駆動によって走行する車両においては、この種のパーキングロック機構の構造は、従来の車両に設けられていたものと類似の構造、つまり、モータの駆動軸に設けられたギヤと当該ギヤと係合することによってモータの駆動軸をロックする爪とを備える構造が知られている。（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−３４８４６７

しかしながら、特許文献１に開示されているパーキングロック機構は、ギヤと爪とを互いに係合することによって、モータの駆動軸をロックする構造である。一方、パーキングロック機構には、車両が坂道に駐車された場合においても、当該車両を移動させようとする力を充分受け止められるだけの強度が必要になる。

言い換えると、大きなギヤと大きな爪とが必要になる。それゆえ、パーキングロック機構は、大きくなる傾向にある。パーキングロック機構が大きくなることは、重量増加などが生じるので好ましくない。

したがって、本発明の目的は、コンパクトな構造で駐車中の車両の移動を充分防ぐことができるパーキングロック機構を提供することにある。

本発明のパーキングロック機構は、電気自動車に設けられる。電気自動車は、ホイールと、駆動軸を備えるモータと、遊星歯車式減速機構とを備える。前記遊星歯車式減速機構は、前記駆動軸に組み付けられて前記駆動軸と一体に回転する太陽歯車と、前記太陽歯車を内側に収容する内歯歯車と、前記太陽歯車と前記内歯歯車との間に介装されるとともに前記太陽歯車と前記内歯歯車との双方と噛み合い前記太陽歯車の周囲を公転する遊星歯車と、前記遊星歯車を支持するとともに前記遊星歯車の公転に伴って回転し、前記ホイールに前記モータの駆動力を伝える遊星枠と、を備えて前記モータと前記ホイールとの間に介装される。前記パーキングロック機構は、前記駆動軸の内部に当該駆動軸と同心に収容されて前記駆動軸と一体に回転するとともに、前記駆動軸に対して当該駆動軸の軸心線に沿って移動可能なインターロックシャフトと、前記インターロックシャフトの外周部に形成されて周方向に複数配置される突部と、前記遊星枠側に設けられて前記遊星枠と一体に回転するとともに前記インターロックシャフトの一部を収容可能な凹状であって、内周部に前記突部と係合可能な複数の溝が形成されるインターロックシャフト係合凹部と、前記突部と前記溝との係合が解除される第１の位置から前記突部が前記溝と係合する第２の位置まで前記インターロックシャフトを移動するアクチュエータとを備える。

本発明によれば、コンパクトな構造で駐車中の車両の移動を抑制することができるパーキングロック機構が得られる。

本発明の一の実施形態に係るパーキングロック機構を、図１〜４を用いて説明する。図１は、パーキングロック機構３０を備える自動車１０を示す概略図である。図１に示すように、自動車１０は、４つのホイール１１を備えている。自動車１０は、電気自動車であって、各ホイール１１は、各々モータ１２によって駆動される。

それゆえ、自動車１０は、各ホイール１１に対して、モータ１２の減速機構としての遊星歯車式減速機構２０と、パーキングロック機構３０とを備えている。これらモータ１２と遊星歯車式減速機構２０とパーキングロック機構３０とは、各ホイール１１に対して１つずつ備えられている。

各ホイール１１におけるこれらモータ１２と遊星歯車式減速機構２０とパーキングロック機構３０との配置および構造とは、同一であってよい。それゆえ、例えばリアの左側のホイール１１におけるモータ１２と遊星歯車式減速機構２０とパーキングロック機構３０との配置および構造を代表して説明する。

図２は、図１中に示されたＦ２で囲まれた範囲を拡大して詳細に示す断面図である。図２は、リアの左側に配置されるホイール１１に対する遊星歯車式減速機構２０とモータ１２の駆動軸１５の端部１５ａとを拡大して示している。

図１に示すように、遊星歯車式減速機構２０は、モータ１２とホイール１１との間に介装されている。遊星歯車式減速機構２０は、太陽歯車２１と、複数の遊星歯車２２と、内歯歯車２３と、遊星枠２４とを備えている。

図２に示すように、太陽歯車２１は、モータ１２の駆動軸１５の端部１５ａに組み付けられている。なお、端部１５ａは、駆動軸１５において遊星歯車式減速機構２０側の端部である。

図３は、図２中に示されるＦ３−Ｆ３線に沿って示す遊星歯車式減速機構２０の断面図である。図３に示すように、内歯歯車２３は、太陽歯車２１を内側に収容している。複数、例えば４つの遊星歯車２２は、太陽歯車２１と内歯歯車２３との間に収容されている。図２に示すように、内歯歯車２３は、遊星歯車式減速機構２０のハウジング２０ａ（図中一部省略されている）に複数のピン６０によって固定されている。さらに、ハウジング２０ａは、例えば複数のボルト６１によって例えばモータ１２のハウジング１２ａに固定されている。なお、図２中、モータ１２のハウジング１２ａは、その一部が２点鎖線で示されている。このように内歯歯車２３がハウジング２０ａにピン６０によって固定されるとともに、ハウジング２０ａがモータ１２のハウジング１２ａにボルト６１によって固定されることによって、内歯歯車２３は、固定されて回転しない。

図２に示すように、遊星枠２４は、各遊星歯車２２の回転軸２２ａを支持している。上記したように、内歯歯車２３が固定されているので、太陽歯車２１が回転すると各遊星歯車２２が太陽歯車２１の回りを公転する。この結果、遊星枠２４も回転する。

遊星枠２４の先端部２４ａには、ホイール１１を支持する図示しないハブを支持する軸６２が組み付けられている。軸６２は、遊星枠２４に一体に組み付けられているので、遊星枠２４と一体に回転する。このことによって遊星枠２４はホイール１１にモータ１２の駆動力を伝える。軸６２は、駆動軸１５の端部１５ａを軸心線１５ｂに沿う方向に覆っている。なお、遊星枠２４と軸６２とは、互いに一体に形成されてもよい。

パーキングロック機構３０は、モータ１２の駆動軸１５と、インターロックシャフト６３と、アクチュエータ３４（図１に示す）と、インターロックシャフト係合凹部６４とを備えている。

モータ１２の駆動軸１５について具体的に説明すると、図２，３に示すように、駆動軸１５の内部には、駆動軸１５と同心に配置されるとともに駆動軸１５の軸心線１５ｂに平行な収容孔１５ｅが形成される。収容孔１５ｅの内周部には、軸心線１５ｂに平行なスプライン溝１５ｆが周方向に複数形成される。

インターロックシャフト６３は、駆動軸１５の軸心線１５ｂに平行であって、収容孔１５ｅ内に収容される。インターロックシャフト６３の外周部には、収容孔１５ｅのスプライン溝１５ｆに係合するスプライン突部６３ｂが形成されている。スプライン突部６３ｂは、駆動軸１５の軸心線１５ｂに平行であってインターロックシャフト６３の周方向に複数形成されている。つまり、インターロックシャフト６３は、スプライン軸である。スプライン突部６３ｂは、本発明で言う突部の一例である。

なお、図２，３には、収容孔１５ｅにインターロックシャフト６３が収容されている状態を示している。インターロックシャフト６３は、収容孔１５ｅに対して駆動軸１５の軸心線１５ｂに沿って摺動可能である。

図１に示すように、アクチュエータ３４は、例えば駆動軸１５に対して遊星歯車式減速機構２０の反対側に配置されている。アクチュエータ３４は、インターロックシャフト６３を移動可能である。アクチュエータ３４は、ＥＣＵ４０に接続されている。ＥＣＵ４０は、例えば図示しないシフトレバーの位置に応じてアクチュエータ３４を駆動する。

図２に示すように、インターロックシャフト係合凹部６４は、軸６２において駆動軸１５の端部１５ａと向かい合う部位に形成されている。つまり、インターロックシャフト係合凹部６４は、遊星枠２４側に形成される。なお、軸６２と遊星枠２４とが一体である場合、インターロックシャフト係合凹部６４は、遊星枠２４に形成される。

インターロックシャフト係合凹部６４は、インターロックシャフト６３の先端部６３ａに向かって開口するとともにインターロックシャフト６３の先端部６３ａを収容可能な凹状である。

インターロックシャフト係合凹部６４の内周部には、インターロックシャフト６３の先端部６３ａに形成されたスプライン突部６３ｂと係合するスプライン溝６４ａが形成されている。スプライン溝６４ａは、駆動軸１５の軸心線１５ｂに平行であるとともに、周方向に複数形成されている。スプライン溝６４ａは、本発明で言う溝の一例である。

なお、本実施形態では、スプライン溝６４ａが形成されたインターロックシャフト係合凹部材６５が、軸６２に形成された凹部６６に固定されることによって、インターロックシャフト係合凹部６４が形成されている。

インターロックシャフト６３が駆動軸１５の軸心線１５ｂに沿って移動すると、インターロックシャフト６３の先端部６３ａは、インターロックシャフト係合凹部６４内に収容される。そして、スプライン突部６３ｂがスプライン溝６４ａに係合する。図４は、インターロックシャフト６３がインターロックシャフト係合凹部６４内に収容された状態を示している。

なお、図２に示すように、インターロックシャフト６３が、当該インターロックシャフト６３がインターロックシャフト係合凹部６４内に収容されていない位置にあるとき、その位置を第１の位置Ｐ１とする。また、図４に示すように、インターロックシャフト６３が、当該インターロックシャフト６３がインターロックシャフト係合凹部６４内に収容される位置にあるとき、その位置を第２の位置Ｐ２とする。

つぎに、パーキングロック機構３０の動作を説明する。

自動車１０が走行を停止して駐車する場合、運転者は、シフトレバーの位置をパーキングの位置に移動する。なお、自動車１０が走行中つまりシフトレバーがパーキングの位置にない場合では、図２に示すようにインターロックシャフト６３は、第１の位置Ｐ１にある。

シフトレバーの位置がパーキングに移動された情報を受けたＥＣＵ４０は、図４に示すようにインターロックシャフト６３が第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２まで移動するよう、アクチュエータ３４を駆動する。アクチュエータ３４が駆動することによって、インターロックシャフト６３は、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２まで移動する。

インターロックシャフト６３が第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２まで移動されると、インターロックシャフト６３の先端部６３ａがインターロックシャフト係合凹部６４内に収容されて、インターロックシャフト６３のスプライン突部６３ｂがインターロックシャフト係合凹部６４内のスプライン溝６４ａに係合する。言い換えると、駆動軸１５と軸６２（遊星枠２４側）とが、インターロックシャフト６３を介して連結される。

しかしながら、駆動軸１５の回転数は、遊星枠２４の回転数とは異なる。遊星枠２４の回転数は、遊星歯車式減速機構２０によって駆動軸１５の回転数よりも減速されている。この結果、上記したように遊星枠２４と駆動軸１５とがインターロックシャフト６３を介して連結されると、互いの回転数差によって、駆動軸１５の回転が止まる。つまり、駆動軸１５がロックされるので駐車中の自動車１０が移動することが抑制される。

運転者がシフトレバーの位置をパーキングから他の位置に移動することによって、ＥＣＵ４０は、アクチュエータ３４を駆動してインターロックシャフト６３を第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１まで移動する。このことによって、モータ１２の駆動軸１５のロックが解除される。

このように構成されるパーキングロック機構３０は、その構造をコンパクトにすることができる。この点について、具体的に説明する。

上記したように、パーキングロック機構３０では、インターロックシャフト６３に形成されるスプライン突部６３ｂがインターロックシャフト係合凹部６４内に形成されるスプライン溝６４ａに係合する。そして、スプライン突部６３ｂは、インターロックシャフト６３の外周部の周方向に複数形成されている。スプライン溝６４ａは、インターロックシャフト係合凹部６４の内周部の周方向に複数形成されている。

この結果、インターロックシャフト６３がインターロックシャフト係合凹部６４と係合する際に、互いに接触する部分を多くすることができる。それゆえ、インターロックシャフト６３とインターロックシャフト係合凹部６４とを小さく形成しても、駆動軸１５を充分にロックすることができる。つまり、パーキングロック機構３０をコンパクトに形成することができる。

また、スプライン突部６３ｂとスプライン溝６４ａとが互いに係合する構造であるとともに、周方向に隣り会うスプライン突部６３ｂどうしの間隔を小さくしかつ周方向に隣り会うスプライン溝６４ａどうしの間隔を小さくすることができるので、スプライン突部６３ｂがスプライン溝６４ａに係合した際のバックラッシュを小さくすることができる。この結果、左右のモータ１２の駆動軸１５がロックされた状態であっても、バックラッシュの影響によって自動車１０が大きく移動することを抑制することができる。

また、内歯歯車２３の歯が削れてしまった場合、もしくは、遊星歯車２２の歯が削れてしまった場合であっても、自動車１０を移動することができる。この点について具体的に説明する。

上記のように、内歯歯車２３の歯が削れてしまった場合、もしくは、遊星歯車２２の歯が削れてしまった場合では、遊星歯車２２が太陽歯車２１の回りを公転できなくなるので、モータ１２の回転トルクは、ホイール１１に伝わらない。しかしながら、インターロックシャフト６３を第２の位置Ｐ２にすることによって、駆動軸１５と遊星枠２４側（本実施形態では軸６２）とをインターロックシャフト６３を介して連結すると、モータ１２の駆動力が遊星枠２４に直接伝わる。その結果、モータ１２の回転トルクがホイール１１に伝わるようになるので、自動車１０を移動することができる。

本発明の一実施形態に係るパーキングロック機構を備える自動車を示す概略図。 図１に示されたＦ２の範囲を拡大して詳細に示す断面図。 図２に示されたＦ３―Ｆ３線に沿って示す遊星歯車式減速機構の断面図。 図２に示されたインターロックシャフトが第２の位置にある状態を示す断面図。

符号の説明

１０…自動車（電気自動車）、１１…ホイール、１２…モータ、２１…太陽歯車、２２…遊星歯車、２３ａ…内歯歯車、２４…遊星枠、３０…パーキングロック機構、３４…アクチュエータ、６３…インターロックシャフト、６３ｂ…スプライン突部（突部）、６４…インターロックシャフト係合凹部、６４ａ…スプライン溝（溝）、Ｐ１…第１の位置、Ｐ２…第２の位置。

Claims (1)

1. ホイールと、
   駆動軸を備えるモータと、
   前記駆動軸に組み付けられて前記駆動軸と一体に回転する太陽歯車と、前記太陽歯車を内側に収容する内歯歯車と、前記太陽歯車と前記内歯歯車との間に介装されるとともに前記太陽歯車と前記内歯歯車との双方と噛み合い前記太陽歯車の周囲を公転する遊星歯車と、前記遊星歯車を支持するとともに前記遊星歯車の公転に伴って回転し、前記ホイールに前記モータの駆動力を伝える遊星枠と、を備えて前記モータと前記ホイールとの間に介装される遊星歯車式減速機構と、
   を具備する電気自動車に設けられるパーキングロック機構であって、
   前記駆動軸の内部に当該駆動軸と同心に収容されて前記駆動軸と一体に回転するとともに、前記駆動軸に対して当該駆動軸の軸心線に沿って移動可能なインターロックシャフトと、
   前記インターロックシャフトの外周部に形成されて周方向に複数配置される突部と、
   前記遊星枠側に設けられて前記遊星枠と一体に回転するとともに前記インターロックシャフトの一部を収容可能な凹状であって、内周部に前記突部と係合可能な複数の溝が形成されるインターロックシャフト係合凹部と、
   前記突部と前記溝との係合が解除される第１の位置から前記突部が前記溝と係合する第２の位置まで前記インターロックシャフトを移動するアクチュエータと
   を具備することを特徴とするパーキングロック機構。

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