JP5248691B1 - 車輌駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ぜんまいばねに蓄積された弾性力によって車輌を走行させる場合において、電源から電力を受けることなくぜんまいばねに弾性力を蓄積すること。
【解決手段】第１の連結ギヤ２０は、車輌の車輪１１の所定の回転方向への回転を第２のシャフト４０に伝達してぜんまいばね５０を巻き上げることによりぜんまいばね５０に弾性力を蓄積させる。第２の連結ギヤ３０及び第３の連結ギヤ６０は、第２のシャフト４０より伝達されたぜんまいばね５０に蓄積された弾性力を、回転方向と同一方向へ車輪１１を回転させるための回転力として車輪１１に伝達する。制御部９０は、車輌が減速する際に車輪１１の回転を第１の連結ギヤ２０により第２のシャフト４０に伝達させ、車輌が加速する際にぜんまいばね５０に蓄積された弾性力を第２の連結ギヤ３０及び第３の連結ギヤ６０により車輪１１に伝達させる制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輌に搭載される車輌駆動装置に関する。

従来、ぜんまいばねに蓄積された弾性力により走行する車輌が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載された車輌では、作業ステーションに停止している場合において、補助動力部による走行を行う場合には、外部電源からの電力で補助モータを駆動して、第１シャフトにぜんまいばねを巻き上げることにより、ぜんまいばねに弾性力を備蓄させる。そして、ゼンマイブレーキを解除することにより、ぜんまいばねの弾性力が開放され、補助駆動輪が車輌を前進させる方向に回転し、車輌を発進させることができる。

特開２０１１−１９５１３３号公報

しかしながら、特許文献１においては、ぜんまいばねに弾性力を蓄積させるためには電源からの電力で補助モータを駆動する必要があるので、電源を用意できない場合にはぜんまいばねに弾性力を蓄積できないという問題がある。また、ぜんまいばねに弾性力を蓄積させるための電源として電気自動車等の車輌に搭載されるバッテリーを用いる場合には、ぜんまいばねに弾性力を蓄積させるために使用できるバッテリーの電力量が制限されるため、ぜんまいばねに充分な弾性力を蓄積させることができないという問題がある。

本発明の目的は、ぜんまいばねに蓄積された弾性力によって車輌を走行させる場合において、電源から電力を受けることなくぜんまいばねに弾性力を蓄積することができる車輌駆動装置を提供することである。

本発明の車輌駆動装置は、車輌に搭載される車輌駆動装置であって、ぜんまいばねと、前記ぜんまいばねと共に回転可能に前記ぜんまいばねに接続されるシャフトと、前記車輌の車輪の所定の回転方向への回転を前記シャフトに伝達して前記ぜんまいばねを巻き上げることにより前記ぜんまいばねに弾性力を蓄積させる第１の伝達部と、前記シャフトより伝達された前記ぜんまいばねに蓄積された弾性力を、前記回転方向と同一方向へ前記車輪を回転させるための回転力として前記車輪に伝達する第２の伝達部と、前記車輌が減速する際に前記車輪の回転を前記第１の伝達部により前記シャフトに伝達させ、前記車輌が加速する際に前記ぜんまいばねに蓄積された弾性力を前記第２の伝達部により前記車輪に伝達させる制御を行う制御部と、を具備し、前記シャフトは、可動して前記第１の伝達部と係合状態または非係合状態となる第１のロックピンと、可動して前記第２の伝達部と係合状態または非係合状態となる第２のロックピンとを有し、前記制御部は、前記第１のロックピンと前記第１の伝達部とを係合状態にして前記車輪の回転を前記第１の伝達部により前記シャフトに伝達させ、前記第２のロックピンと前記第２の伝達部とを係合状態にして前記ぜんまいばねに蓄積された弾性力を前記第２の伝達部により前記車輪に伝達させる制御を行う構成を採る。

本発明によれば、ぜんまいばねに蓄積された弾性力によって車輌を走行させる場合において、電源から電力を受けることなくぜんまいばねに弾性力を蓄積することができる。

本発明の実施の形態に係る車輌駆動装置の平面図 本発明の実施の形態に係る車輌駆動装置の要部の拡大斜視図 本発明の実施の形態に係る車輌駆動装置の要部の平面から見た断面図 本発明の実施の形態における第１の連結ギヤと第１のロックピンとの係合部分の側面図 本発明の実施の形態における第２のシャフトの側面図 本発明の実施の形態における制御部における制御方法を示すフロー図 本発明の実施の形態に係る車輌駆動装置の状態遷移を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態）
＜車輌駆動装置の構成＞
図１は、本実施の形態に係る車輌駆動装置１００の平面図である。図２は、本実施の形態に係る車輌駆動装置１００の要部の拡大斜視図である。図３は、本実施の形態に係る車輌駆動装置１００の要部の平面から見た断面図である。なお、図１では、車輌駆動装置１００とともに車輪１１も記載する。

車輌駆動装置１００は、図１〜図３に示すように、駆動源１２と、駆動ギヤ１３と、第１のシャフト１４と、第１の連結ギヤ２０と、ギヤ受け２１と、ベアリング２２と、第２の連結ギヤ３０と、ギヤ受け３１と、ベアリング３２と、第２のシャフト４０と、第１の軸受４５と、ぜんまいばね５０と、ぜんまいばね収納ケース５１と、センサ部５２と、第３の連結ギヤ６０と、第３のシャフト６１と、第２の軸受６２と、ギヤ受け６３と、ベアリング６４と、制御部９０と、ブレーキシリンダ９１と、ブレーキシュー９２と、から主に構成される。車輌駆動装置１００は、例えば、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）、ＰＥＶ（Plug-in Electric Vehicle）若しくはＥＶ（Electric Vehicle）といった蓄電池の電力で走行する車輌、空気圧で走行する車輌、またはガソリンエンジンのみで走行する車輌に搭載される。

なお、図２では、ギヤ受け２１と、ベアリング２２と、ギヤ受け３１と、ベアリング３２と、ギヤ受け６３と、ベアリング６４とを省略して記載している。

駆動源１２は、第１のシャフト１４を回転させる。駆動源１２は、車輌駆動装置１００がＨＥＶに搭載された場合にはガソリンエンジンまたは電気モータであり、車輌駆動装置１００がＰＥＶまたはＥＶに搭載された場合には電気モータであり、空気圧で走行する車輌に搭載された場合には空気圧縮部であり、ガソリンエンジンのみで走行する車輌に搭載された場合にはガソリンエンジンである。

駆動ギヤ１３は、第１のシャフト１４に取り付けられており、第２のシャフト４０の回転に伴って第１のシャフト１４と一体に回転する。駆動ギヤ１３は、第３の連結ギヤ６０と噛合している。

第１のシャフト１４には、車輪１１及び駆動ギヤ１３が取り付けられている。第１のシャフト１４の回転に伴って車輪１１が回転する。

第１の連結ギヤ２０は、第２のシャフト４０に取り付けられており、第２のシャフト４０に設けられている第１のロックピン４１（図２参照）と係合した際に、第２のシャフト４０と一体に回転する。第１の連結ギヤ２０は、駆動ギヤ１３と噛合している。第１の連結ギヤ２０は、駆動ギヤ１３を介して車輪１１の回転を第２のシャフト４０に伝達する。第１の連結ギヤ２０は、取付脚２０ａを有し、ベアリング２２を介してギヤ受け２１に取付脚２０ａが取り付けられることによりギヤ受け２１に支持されている（図３参照）。本実施の形態では、第１の連結ギヤ２０は、第１の伝達部に相当する。

ギヤ受け２１は、図示しない筐体に固定されおり、第２のシャフト４０を回転自在に支持している（図３参照）。

第２の連結ギヤ３０は、第２のシャフト４０に取り付けられており、第２のシャフト４０に設けられている第２のロックピン４２（図２参照）と係合した際に、第２のシャフト４０と一体に回転する。第２の連結ギヤ３０は、第３の連結ギヤ６０と噛合している。第２の連結ギヤ３０は、第２のロックピン４２と係合しているか否かに関わらず、第３の連結ギヤ６０と共に回転する。第２の連結ギヤ３０は、取付脚３０ａを有し、ベアリング３２を介してギヤ受け３１に取付脚３０ａが取り付けられることによりギヤ受け３１に支持されている（図３参照）。

ギヤ受け３１は、図示しない筐体に固定されており、第２のシャフト４０を回転自在に支持している（図２参照）。

第２のシャフト４０は、長手方向の一端がぜんまいばね５０に接続し、長手方向の他端が第１の軸受４５に回転自在に支持されている。第２のシャフト４０は、ぜんまいばね５０と共に回転する。第２のシャフト４０には、電磁石４３の磁力により第２のシャフト４０の回転軸Ｐ１と直交する方向に可動する第１のロックピン４１と、電磁石４４の磁力により第２のシャフト４０の回転軸Ｐ１と直交する方向に可動する第２のロックピン４２とが設けられている（図２参照）。第２のシャフト４０は、第１のロックピン４１が可動して第１のロックピン４１と第１の連結ギヤ２０とが係合した際に、第１の連結ギヤ２０と共に回転する。第２のシャフト４０は、第２のロックピン４２が可動して第２のロックピン４２と第２の連結ギヤ３０とが係合した際に、第２の連結ギヤ３０と共に回転する。第２のシャフト４０には、第１の電極４０ａ及び第２の電極４０ｂが設けられている。第１の電極４０ａは、第２のシャフト４０の回転軸Ｐ１と平行な方向に設けられているとともに、第２のシャフト４０に露出して設けられている。第２の電極４０ｂは、第２のシャフト４０の回転軸Ｐ１と平行な方向に設けられているとともに、第２のシャフト４０に露出して設けられている。

ぜんまいばね５０は、第２のシャフト４０の回転に伴って巻き上げられて弾性力を蓄積する一方、蓄積した弾性力を第２のシャフト４０に伝達する。

ぜんまいばね収納ケース５１は、ぜんまいばね５０を収納している。

センサ部５２は、例えば光センサまたは磁気センサであり、ぜんまいばね５０の回転数を測定し、測定結果を制御部９０に出力する。

第３の連結ギヤ６０は、第３のシャフト６１に取り付けられており、第３のシャフト６１と一体に回転する。第３の連結ギヤ６０は、第２の連結ギヤ３０と噛合している。第３の連結ギヤ６０は、駆動ギヤ１３及び第１のシャフト１４を介して、第２の連結ギヤ３０の回転を車輪１１に伝達する。即ち、第３の連結ギヤ６０は、ぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力を、車輪１１を回転させる回転力として、車輪１１に伝達する。この際、第３の連結ギヤ６０は、第２の連結ギヤ３０の回転方向と逆方向に回転する。

これにより、第１の連結ギヤ２０によりぜんまいばね５０に弾性力を蓄積させた際の車輪１１の回転方向と同一方向に車輪１１を回転させるために、ぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力を用いることができる。即ち、車輌が前進方向に向けて減速する際の車輪１１の回転によりぜんまいばね５０に弾性力を蓄積させ、車輌が前進方向に向けて加速する際に、ぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力を用いて車輪１１を回転させることができる。また、車輌が後退方向に向けて減速する際の車輪１１の回転によりぜんまいばね５０に弾性力を蓄積させ、車輌が後退方向に向けて加速する際に、ぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力を用いて車輪１１を回転させることができる。本実施の形態では、第２の連結ギヤ３０及び第３の連結ギヤ６０は、第２の伝達部に相当する。

第３のシャフト６１は、長手方向の一端に第３の連結ギヤ６０が取り付けられており、長手方向の他端が第２の軸受６２に回転自在に支持されている。第３のシャフト６１の一端側は、ギヤ受け６３によりベアリング６４を介して回転自在に支持されている。

ギヤ受け６３は、図示しない筐体に固定されており、第３のシャフト６１を回転自在に支持している。

制御部９０は、センサ部５２から入力した測定結果と、車輌の速度またはアクセルの操作の有無を示す検出信号とに基づいて、第１のロックピン４１または第２のロックピン４２を可動させる制御を行うとともに、ブレーキシリンダ９１を制御する。具体的には、制御部９０は、第１の電極４０ａに電流を供給することにより第１のロックピン４１に巻き付けられている電磁石４３に電流を供給して、電磁石４３の磁力により第１のロックピン４１を可動させる制御を行う。また、制御部９０は、第２の電極４０ｂに電流を供給することにより第２のロックピン４２に巻き付けられている電磁石４３に電流を供給するとともに、電磁石４３の磁力により第２のロックピン４２を可動させる制御を行う。

制御部９０は、センサ部５２から取得した測定結果と入力した検出信号とに基づいて、ブレーキシリンダ９１を制御して第２のシャフト４０の回転を停止させる制御を行う。なお、制御部９０における制御方法の詳細については後述する。

ブレーキシリンダ９１は、アクセルが踏まれた際に、制御部９０の制御に従ってピストンを押し出してブレーキシュー９２を押圧する。

ブレーキシュー９２は、ブレーキシリンダ９１から押し出されたピストンにより押圧された際に、第２のシャフト４０を把持して第２のシャフト４０の回転を停止させる。即ち、ブレーキシュー９２は、第２のシャフト４０の回転を止めるブレーキ（以下、「ゼンマイブレーキ」と記載する）として機能している。

＜車輪とぜんまいばねとの間で回転を伝達するための構成＞
図４は、第１の連結ギヤ２０と第１のロックピン４１との係合部分の側面図である。図５は、第２のシャフト４０の側面図である。なお、第２の連結ギヤ３０と第２のロックピン４２との係合部分の側面図は図４と同様であるので、図示を省略するとともに、その説明を省略する。

図４に示すように、第２のシャフト４０には、第２のシャフト４０の回転軸Ｐ１に直交する方向に可動する４本の第１のロックピン４１が設けられている。第１のロックピン４１と第２のロックピン４２とは、第２のシャフト４０の外周の異なる位置から各々突出するように第２のシャフト４０に設けられている。第１のロックピンの各々には電磁石４３が巻かれており、電磁石４３に電流を流した際に生じる磁力により、第１のロックピン４１と連結ギヤ２０とが係合する方向に第１のロックピンを可動させる。

第２のシャフト４０に設けられている第１の電極４０ａは、ブレーキシュー９２の内壁と当接している。従って、制御部９０は、ブレーキシュー９２を介して第１の電極４０ａに電流を供給することができる。同様に、第２のシャフト４０に設けられている第２の電極４０ｂは、ブレーキシュー９２の内壁と当接している。従って、制御部９０は、ブレーキシュー９２を介して第２の電極４０ｂに電流を供給することができる。なお、第２のシャフト４０は、ブレーキシュー９２と当接した状態で回転可能になっている。

制御部９０の制御に従って、第２のシャフト４０に設けられている第１の電極４０ａから、第１のロックピン４１に巻かれている電磁石４３に電流が流れる。制御部９０の制御に従って、第２のシャフト４０に設けられている第２の電極４０ｂから、第２のロックピン４２に巻かれている電磁石４３に電流が流れる。

第１の電極４０ａ及び電磁石４３に電流を流すことにより、第２のシャフト４０の回転軸Ｐ１に直交する方向であって第２のシャフト４０から突出する方向に第１のロックピン４１が磁力により可動して、第１のロックピン４１と第１の連結ギヤ２０の内壁に設けられた係合部２０ｂとが係合する。これにより、第１の連結ギヤ２０は、第２のシャフト４０と一体に回転することができる。

一方、第２の電極４０ｂ及び電磁石４３に電流を流すことにより、第２のシャフト４０の回転軸Ｐ１に直交する方向であって第２のシャフト４０から突出する方向に第２のロックピン４２が磁力により可動して、第２のロックピン４２と第２の連結ギヤ３０の内壁に設けられた係合部（図示省略）とが係合する。これにより、第２の連結ギヤ３０は、第２のシャフト４０と一体に回転することができる。

＜車輪とぜんまいばねとの間における回転力の伝達を停止させる構成＞
制御部９０の制御に従ってブレーキシリンダ９１から押し出されたピストンでブレーキシュー９２を押圧することにより、ブレーキシュー９２は第２のシャフト４０を強固に把持する。これにより、第２のシャフト４０の回転を停止させることができる。この際、制御部９０は、第１の電極４０ａ及び第２の電極４０ｂに対する電流の供給を停止する。従って、第１のロックピン４１と第１の連結ギヤ２０とは非係合状態になっているとともに、第２のロックピン４２と第２の連結ギヤ３０とは非係合状態になっている。

＜制御部における制御方法＞
図６は、制御部９０における制御方法を示すフロー図である。図６において、ゼンマイブレーキがＯＮとは、ゼンマイブレーキにより第２のシャフト４０の回転が停止させられている状態を意味し、ゼンマイブレーキがＯＦＦとは、ゼンマイブレーキが解除されて第２のシャフト４０の回転が可能な状態を意味する。後述する図７においても同様である。

まず、第１の連結ギヤ２０と第１のロックピン４１とが係合し、第２の連結ギヤ３０と第２のロックピン４２とが係合していない場合において、ゼンマイブレーキがＯＦＦになっている（ステップＳＴ６０１）。この状態では、車輪１１の回転に伴って第１の連結ギヤ２０が回転するとともに、第１の連結ギヤ２０の回転に伴って第２のシャフト４０が回転する。これにより、車輪１１の回転力をぜんまいばね５０に伝達してぜんまいばね５０を巻き上げて、ぜんまいばね５０に弾性力を蓄積することができる。

また、制御部９０は、入力した検出信号に基づいて、アクセルが踏まれているか否かを判定する（ステップＳＴ６０２）。

アクセルが踏まれていないと判定した場合（ステップＳＴ６０２：ＮＯ）には、制御部９０は、センサ部５２から入力した測定結果が示す回転数が閾値以上であるか否か、即ちぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力が所定の弾性力に対して１００％であるか否かを判定する（ステップＳＴ６０３）。ここで、閾値は、ぜんまいばね５０に所望の弾性力が蓄積される回転数になるようにあらかじめ設定されている。

回転数が閾値未満である場合、即ちぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力が所定の弾性力に対して１００％ではない場合（ステップＳＴ６０３：ＮＯ）には、制御部９０は、ステップＳＴ６０２に処理を戻す。これにより、ぜんまいばね５０は、車輌が減速している際に、蓄積される弾性力が所定の弾性力に対して１００％になるまで弾性力を蓄積することができる。

回転数が閾値以上である場合、即ちぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力が所定の弾性力に対して１００％である場合（ステップＳＴ６０３：ＹＥＳ）には、制御部９０は、第１の連結ギヤ２０と第１のロックピン４１との係合を解除し、ゼンマイブレーキをＯＮにする（ステップＳＴ６０４）。これにより、車輪１１の回転に伴って第１の連結ギヤ２０が回転しても、第２のシャフト４０は回転しないので、ぜんまいばね５０がこれ以上巻き上げられることを防ぐことができる。また、制御部９０は、ステップＳＴ６０４の場合、アクセルが踏まれていないことから、ぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力を使用しないので、ゼンマイブレーキをＯＮにする。

また、制御部９０は、入力した検出信号に基づいて、アクセルが踏まれているか否かを判定する（ステップＳＴ６０５）。

アクセルが踏まれていないと判定した場合（ステップＳＴ６０５：ＮＯ）には、制御部９０は、ステップＳＴ６０５の処理を繰り返す。

ステップＳＴ６０２またはステップＳＴ６０５においてアクセルが踏まれていると判定した場合（ステップＳＴ６０２：ＹＥＳまたはステップＳＴ６０５：ＹＥＳ）には、制御部９０は、第１の連結ギヤ２０と第１のロックピン４１とを非係合にし、第２の連結ギヤ３０と第２のロックピン４２とを係合させるとともに、ゼンマイブレーキをＯＦＦにする（ステップＳＴ６０６）。これにより、第２のシャフト４０の回転と共に第２の連結ギヤ３０及び第３の連結ギヤ６０が回転するので、車輌が加速する際に、第２のシャフト４０より伝達されたぜんまいばね５０に蓄積された弾性力を、車輪１１を回転させるための回転力として車輪１１に伝達することができる。

また、制御部９０は、入力した検出信号に基づいて、アクセルが踏まれているか否かを判定する（ステップＳＴ６０７）。

アクセルが踏まれていないと判定した場合（ステップＳＴ６０７：ＮＯ）には、制御部９０は、ステップＳＴ６０１に処理を戻す。

アクセルが踏まれていると判定した場合（ステップＳＴ６０７：ＹＥＳ）には、制御部９０は、センサ部５２から入力した測定結果が示す回転数が閾値以上であるか否か、即ち、ぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力が無くなった（弾性力が０％である）か否かを判定する（ステップＳＴ６０８）。即ち、制御部９０は、ぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力を使い果たしているか否かを判定する。この際、閾値と比較される回転数は、ぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力が開放される方向に回転する際の回転数であり、ぜんまいばね５０に弾性力を蓄積する際の回転方向と反対方向に回転する際の回転数である。

回転数が閾値未満であると判定した場合、即ちぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力が所定の弾性力に対して０％ではないと判定した場合（ステップＳＴ６０８：ＮＯ）には、制御部９０は、ステップＳＴ６０７の処理を繰り返す。

回転数が閾値以上であると判定した場合、即ちぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力が所定の弾性力に対して０％であると判定した場合（ステップＳＴ６０８：ＹＥＳ）には、制御部９０は、第２の連結ギヤ３０と第２のロックピン４２との係合を解除するとともにゼンマイブレーキをＯＮにする（ステップＳＴ６０９）。

次に、制御部９０は、入力した検出信号に基づいて、アクセルが踏まれているか否かを判定する（ステップＳＴ６１０）。

アクセルが踏まれていると判定した場合（ステップＳＴ６１０：ＹＥＳ）には、制御部９０は、ステップＳＴ６１０の処理を繰り返す。

アクセルが踏まれていないと判定した場合（ステップＳＴ６１０：ＮＯ）には、制御部９０は、ステップＳＴ６０１に処理を戻す。

なお、ステップＳＴ６０２とステップＳＴ６０３との順序は入れ替えてもよい。同様に、ステップＳＴ６０７とステップＳＴ６０８との順序は入れ替えてもよい。

また、図６において、アクセルが踏まれているか否かの判定に代えて、車輌の速度が所定の速度以上であるか否かを判定してもよい。例えば、ステップＳＴ６０２で車輌の速度が所定の速度未満であると判定した場合に、ステップＳＴ６０３に処理を進め、ステップＳＴ６０２で車輌の速度が所定の速度以上であると判定した場合に、ステップＳＴ６０６に処理を進めてもよい。

＜状態遷移＞
図７は、本実施の形態に係る車輌駆動装置１００の状態遷移を示す図である。

図７より、車輌駆動装置１００は、「ゼンマイ巻き状態Ｓ１」と、「ゼンマイ１００％巻き状態Ｓ２」と、「ゼンマイアシスト状態Ｓ３」と、「ゼンマイ０％巻き状態Ｓ４」との４つの状態をとり得る。

「ゼンマイ巻き状態Ｓ１」とは、第１の連結ギヤ２０と第１のロックピン４１とが係合し、第２の連結ギヤ３０と第２のロックピン４２とが係合しておらず、ぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力が所定の弾性力に対して１００％未満であり、アクセルが踏まれておらず、かつゼンマイブレーキがＯＦＦの状態である。

「ゼンマイ１００％巻き状態Ｓ２」とは、第１の連結ギヤ２０と第１のロックピン４１とが係合しておらず、第２の連結ギヤ３０と第２のロックピン４２とが係合しておらず、ぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力が所定の弾性力に対して１００％であり、アクセルが踏まれておらず、かつゼンマイブレーキがＯＮの状態である。

「ゼンマイアシスト状態Ｓ３」とは、第１の連結ギヤ２０と第１のロックピン４１とが係合しておらず、第２の連結ギヤ３０と第２のロックピン４２とが係合し、ぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力が所定の弾性力に対して０％より大きく、アクセルが踏まれており、かつゼンマイブレーキがＯＦＦの状態である。

「ゼンマイ０％巻き状態Ｓ４」とは、第１の連結ギヤ２０と第１のロックピン４１とが係合しておらず、第２の連結ギヤ３０と第２のロックピン４２とが係合しておらず、ぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力が所定の弾性力に対して０％であり、アクセルが踏まれており、かつゼンマイブレーキがＯＮの状態である。

「ゼンマイ巻き状態Ｓ１」において、アクセルが踏まれない場合には、ぜんまいばね５０をさらに巻き上げて「ゼンマイ１００％巻き状態Ｓ２」に遷移する。一方、「ゼンマイ巻き状態Ｓ１」において、アクセルが踏まれた場合には、「ゼンマイアシスト状態Ｓ３」に遷移して、車輪１１の回転をアシストするために、ぜんまいばね５０にそれまでに蓄積された弾性力を車輪１１に伝達する。

「ゼンマイ１００％巻き状態Ｓ２」において、アクセルが踏まれた場合には、「ゼンマイアシスト状態Ｓ３」に遷移して、車輪１１の回転をアシストするために、ぜんまいばね５０に蓄積された所定の弾性力を車輪１１に伝達する。

「ゼンマイアシスト状態Ｓ３」において、アクセルが踏まれた状態が継続している場合には、ぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力を使い切り、「ゼンマイ０％巻き状態Ｓ４」に遷移する。一方、「ゼンマイアシスト状態Ｓ３」において、ぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力を使い切る前にアクセルから足が離れた場合には、「ゼンマイ巻き状態Ｓ１」に遷移して、ぜんまいばね５０に弾性力を蓄積させる。

「ゼンマイ０％巻き状態Ｓ４」において、アクセルから足が離れた場合には、「ゼンマイ巻き状態Ｓ１」に遷移して、車輌の減速に伴ってぜんまいばね５０を巻き上げて、ぜんまいばね５０に弾性力を蓄積させる。

＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態によれば、ぜんまいばねに蓄積された弾性力によって車輌を走行させる場合において、電源から電力を受けることなくぜんまいばねに弾性力を蓄積することができる。

また、本実施の形態によれば、第１のロックピンまたは第２のロックピンを磁力により可動させて第１の連結ギヤまたは第２の連結ギヤを第２のシャフトと共に回転させることにより、ぜんまいばねに蓄積された弾性力の解放とぜんまいばねに対する弾性力の蓄積とを簡易な構造により切り替えることができる。

また、本実施の形態によれば、ゼンマイブレーキを設けることにより、ぜんまいばねに蓄積された弾性力を必要な時に必要なだけ使用することができる。

また、本実施の形態によれば、第３の連結ギヤを用いることにより、ぜんまいばねに弾性力を蓄積させる際の車輪の回転方向と同一の回転方向に車輪を回転させる際のアシストとして、ぜんまいばねに蓄積された弾性力を用いることができ、ＨＥＶ、ＰＥＶまたはＥＶ等の車輌の駆動を、簡易な構成で容易にアシストすることができる。

＜本実施の形態の変形例＞
また、本実施の形態において、第１のロックピン４１と第１の連結ギヤ２０とを係合させて、第１の連結ギヤ２０を介して車輪１１の回転を第２のシャフト４０に伝達させたが、本発明はこれに限らず、任意の方法により車輪１１の回転を第２のシャフト４０に伝達させることができる。

また、本実施の形態において、第２のロックピン４２と第２の連結ギヤ３０とを係合させて、第２の連結ギヤ３０及び第３の連結ギヤ６０を介して第２のシャフト４０の回転を車輪１１に伝達させたが、本発明はこれに限らず、任意の方法により第２のシャフト４０の回転を車輪１１に伝達させることができる。

また、本実施の形態において、電極及び電磁石を用いて第１のロックピン４１及び第２のロックピン４２を可動させたが、本発明はこれに限らず、機械的な方法等により第１のロックピン４１及び第２のロックピン４２を可動させてもよい。

また、本実施の形態において、第１のロックピン４１及び第２のロックピン４２の各々の本数を４本にしたが、本発明はこれに限らず、第１のロックピン４１及び第２のロックピン４２の各々の本数を任意の本数にすることができる。

また、本実施の形態において、「ゼンマイ１００％巻き状態Ｓ２」または「ゼンマイ０％巻き状態Ｓ４」の場合にゼンマイブレーキをＯＮにしたが、本発明はこれに限らず、上記の状態以外の任意のタイミングでゼンマイブレーキをＯＮにすることができる。例えば、制御部９０は、「ゼンマイアシスト状態Ｓ３」において、ぜんまいばね５０に蓄積されている弾性力によるアシストが不要であると判断した際には、ゼンマイブレーキをＯＮにしてアシストを中止してもよい。この際、ＨＥＶに車輌駆動装置１００が搭載されている場合には、例えば、ガソリンの残量が閾値以上の場合にアシスト不要であると判断する。また、ＥＶに車輌駆動装置１００が搭載されている場合には、例えば、バッテリーに蓄積されている電力の残量が閾値以上の場合にアシスト不要であると判断する。

また、本実施の形態において、制御部９０は、アクセルが踏まれているか否かの判定結果、または車輌の速度が所定の速度以上であるか否かの判定結果に従って制御を行ったが、本発明はこれに限らず、制御部９０は、ブレーキが踏まれたか否かの判定結果に従って制御を行ってもよい。例えば、図６において、ステップＳＴ６０２でブレーキが踏まれたと判定した場合に、ステップＳＴ６０３に処理を進め、ステップＳＴ６０２でブレーキが踏まれていないと判定した場合に、ステップＳＴ６０６に処理を進めてもよい。

本発明は、車輌に搭載される車輌駆動装置に好適である。

１１ 車輪
１２ 駆動源
１３ 駆動ギヤ
１４ 第１のシャフト
２０ 第１の連結ギヤ
２１、３１、６３ ギヤ受け
３０ 第２の連結ギヤ
４０ 第２のシャフト
４５ 第１の軸受
５０ ぜんまいばね
５１ ぜんまいばね収納ケース
５２ センサ部
６０ 第３の連結ギヤ
６１ 第３のシャフト
６２ 第２の軸受
９０ 制御部
９１ ブレーキシリンダ
９２ ブレーキシュー
１００ 車輌駆動装置
Ｐ１ 回転軸

Claims (2)

1. 車輌に搭載される車輌駆動装置であって、
   ぜんまいばねと、
   前記ぜんまいばねと共に回転可能に前記ぜんまいばねに接続されるシャフトと、
   前記車輌の車輪の所定の回転方向への回転を前記シャフトに伝達して前記ぜんまいばねを巻き上げることにより前記ぜんまいばねに弾性力を蓄積させる第１の伝達部と、
   前記シャフトより伝達された前記ぜんまいばねに蓄積された弾性力を、前記回転方向と同一方向へ前記車輪を回転させるための回転力として前記車輪に伝達する第２の伝達部と、
   前記車輌が減速する際に前記車輪の回転を前記第１の伝達部により前記シャフトに伝達させ、前記車輌が加速する際に前記ぜんまいばねに蓄積された弾性力を前記第２の伝達部により前記車輪に伝達させる制御を行う制御部と、
   を具備し、
   前記シャフトは、
   可動して前記第１の伝達部と係合状態または非係合状態となる第１のロックピンと、可動して前記第２の伝達部と係合状態または非係合状態となる第２のロックピンとを有し、
   前記制御部は、
   前記第１のロックピンと前記第１の伝達部とを係合状態にして前記車輪の回転を前記第１の伝達部により前記シャフトに伝達させ、前記第２のロックピンと前記第２の伝達部とを係合状態にして前記ぜんまいばねに蓄積された弾性力を前記第２の伝達部により前記車輪に伝達させる制御を行う、
   車輌駆動装置。
2. 前記制御部は、
   前記ぜんまいばねに蓄積された弾性力を使用しない場合に前記シャフトの回転を停止させる制御を行う
   請求項１記載の車輌駆動装置。

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