JP7156760B2 - 駆動装置およびそれを備える車両 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置およびそれを備える車両に関する。

近年、駆動対象物を、従来のように内燃機関を用いて機械的に駆動するのに代えて、電気的に駆動するための技術が次第に開発されてきている。具体例を挙げると、特開２０１３－２１９９４２号公報には、駆動対象物としての自動車を電気的に推進させるための技術が開示されている。

特開２０１３－２１９９４２号公報に開示される電気自動車の駆動部では、前輪（３）または後輪（２）を駆動するモータとして、同期モータ（６）およびインダクションモータ（６Ａ）の両方を配置し、車速に応じて使用モータを切り換える構成としている。具体的には、特開２０１３－２１９９４２号公報の図７に開示されているように、同期モータ（６）、インダクションモータ（６Ａ）の各回転出力軸が向かい合うように配置され、各回転出力軸が、クラッチ等を用いた使用モータ切換手段（４０）に連結され、このクラッチ等にディファレンシャルユニット（４１）等を介して車輪が連結される、としている。

特開２０１３－２１９９４２号公報の電気自動車では、駆動源（６，６Ａ）で発生した回転動力を車輪（２，３）まで伝達するためのパワートレーンが主として電気的に構成されるため、機械的に構成した場合と比べて、部品点数を大幅に削減できる。その結果、駆動部を小型化・軽量化し、ある程度の高効率化を図ることができると考えられる。
特開２０１３－２１９９４２号公報

しかしながら、特開２０１３－２１９９４２号公報の図７に記載のように同期モータ（６）、インダクションモータ（６Ａ）、および使用モータ切換手段（４０）を横並びに配置した場合、とりわけ駆動部の回転出力軸に沿う方向の寸法を短く設計することが困難であった。そのため、駆動部をより小型化することで、より一層の高効率化を図るとともに、省エネ効果を高めることが望まれていた。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その潜在的な目的は、駆動装置を小型化し、高効率化を図り、ひいては省エネ効果を高めることにある。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点においては、第１電動機と、第２電動機と、第１出力軸と、第２出力軸と、を備える駆動装置が提供される。第２電動機は、前記第１電動機とは異なる速度領域の回転を出力可能とする。前記第１出力軸は、軸心部に軸方向に延びる中空部を有し、前記第１電動機からの動力により回転する。前記第２出力軸は、前記中空部に挿入され、前記第２電動機からの動力により回転する。前記第１電動機と前記第２電動機と前記第１出力軸と前記第２出力軸とは、同軸上に配置される。

本発明の観点によれば、第１電動機、第２電動機、第１出力軸、および第２出力軸を、コンパクトに配置することができる。よって、駆動装置を小型化することができ、高効率化を図ることができ、省エネ効果を高めることができる。

図１は、第１実施形態に係る駆動装置の縦断面図である。 図２は、第１実施形態に係る駆動装置を備えた車両を示した図である。 図３は、第１実施形態に係る駆動装置に備えられる減速機の構成を示した側面図である。 図４は、第１実施形態に係る駆動装置に備えられるクラッチ機構の構成を示した側面図である。 図５は、第２実施形態に係る駆動装置を備えた車両を示した図である。

以下、本願の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、車両の前後進する方向を「前後方向」と、当該車両の左右の車輪を接続する車軸に平行な方向を「軸方向」または「左右方向」と、軸方向に垂直な方向を「径方向」と、車軸を中心とする円に沿った方向を「周方向」と、それぞれ称して説明を行う。

＜１．第１実施形態＞
＜１－１．駆動装置の概略的な構成＞
以下では、図１から図４までを参照して、第１実施形態に係る駆動装置１００について説明する。初めに、駆動対象物としての車両１、および当該車両１に搭載される走行用の駆動装置１００の全体的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係る駆動装置１００の縦断面図である。図２は、本実施形態に係る駆動装置１００を備える車両１の、動力伝達系の概略的な構成を示している。

本実施形態の駆動装置１００は、ドライバーが搭乗する車両１に搭載される。車両１は、例えば自動車であってもよく、あるいは農業用または建設・土木作業用等の特定の用途の作業車両であってもよい。図２に示す車両１は、前輪（図示省略）と後輪２Ｌ，２Ｒとを有し、後述する２つの電動機１１，１２のいずれかにより後輪２Ｌ，２Ｒが駆動されることによって、前方または後方へ推進する。また、車両１は、左側の後輪２Ｌと右側の後輪２Ｒとの間に差動装置５を備える。差動装置５は、車両１が旋回するときに左側の後輪２Ｌと右側の後輪２Ｒとの間の速度差を吸収しつつ、電動機１１，１２からの動力を左側の後輪２Ｌと右側の後輪２Ｒとに振り分けて伝達する。車両１は、本実施形態に係る駆動装置１００を搭載することにより、幅広い速度領域において直進走行および旋回走行が可能となっている。

以下では、本実施形態に係る駆動装置１００の構成について、詳細に説明する。図１および図２に示すように、駆動装置１００は、第１電動機１１と、第２電動機１２と、第１出力軸１３と、第２出力軸１４と、減速機１５と、クラッチ機構１６と、筐体１８と、回転伝達部材１９と、制御器２０とを備える。なお、差動装置５と、第１出力軸１３と、第２出力軸１４と、減速機１５と、クラッチ機構１６と、回転伝達部材１９と、を合わせたものを「動力伝達系」と称する場合がある。

第１電動機１１は、車両１を走行させるために選択的に用いられる駆動源である。本実施形態の第１電動機１１は、ステータの径方向外側にロータ１３１のマグネット１３９が配置された、いわゆるアウターロータ型のモータである。第１電動機１１で発生された回転は、図１および図２に示す動力伝達系を介して、左右の後輪２Ｌ，２Ｒに伝達される。本実施形態では、第１電動機１１に供給される電力量を制御器２０で制御することにより、当該第１電動機１１で発生させる回転を無段階に変速可能としている。なお、本実施形態の第１電動機１１は、直流モータである。

第２電動機１２は、車両１を走行させるために選択的に用いられる駆動源である。第２電動機１２は、第１電動機１１よりも高速領域の回転を出力可能である。本実施形態の第２電動機１２は、円筒状のステータの径方向内側にロータ１４１が配置された、いわゆるインナーロータ型のモータである。第２電動機１２で発生された回転は、図１および図２に示す動力伝達系を介して、左右の後輪２Ｌ，２Ｒに伝達される。本実施形態では、第２電動機１２に供給される電力量を制御器２０で制御することにより、当該第２電動機１２で発生される回転を無段階に変速可能としている。

第１出力軸１３は、軸心部に軸方向に延びる中空部１３ａを有する、円筒状のシャフトである。第１出力軸１３は、減速された第１電動機１１からの動力によって回転する。詳細には、第１電動機１１のロータ１３１の軸心部には、円筒状のシャフトである円筒部１３２が設けられ、第１電動機１１からの動力は、この円筒部１３２の回転として取り出される。別の言い方をすれば、円筒部１３２が第１電動機１１の出力軸として機能する。円筒部１３２の回転は、減速機１５で減速された後、第１出力軸１３の回転として取り出される。第１出力軸１３は円筒部１３２と同軸に設けられる。後に詳述するが、第１出力軸１３は、減速機１５に備えられるキャリア１５４の一部をなす。

第２出力軸１４は、第２電動機１２からの動力により回転する、円柱状のシャフトである。第２出力軸１４は、ロータ１４１の軸心部に設けられる。別の言い方をすれば、第２出力軸１４が第２電動機１２の出力軸として機能する。第２出力軸１４は、円筒部１３２の中空部、および第１出力軸１３の中空部１３ａに挿入される。第２出力軸１４の、第２電動機１２が配置される側とは反対側の端部は、中空部１３ａから外側に突出している。

減速機１５は、円筒部１３２の回転を減速して第１出力軸１３に入力する。本実施形態の減速機１５は、遊星摩擦式の減速機構を有する。減速機１５は、第１電動機１１および第２電動機１２と軸方向に並ぶように配置される。減速機１５の構成については、後に詳述する。

図２に示すクラッチ機構１６は、第１出力軸１３の第１方向の回転を後段に伝達する第１速状態と、第２出力軸１４の第１方向の回転を後段に伝達する第２速状態と、の間で切り替え可能な機構である。本実施形態のクラッチ機構１６は、出力伝達部材１６１を含む。出力伝達部材１６１は、外歯を有する歯車である。出力伝達部材１６１の軸心部は、第１出力軸１３および第２出力軸１４と同軸に設けられる。クラッチ機構１６のより詳細な構成については、後述する。

また、クラッチ機構１６に含まれる逆転出力伝達部材１７は、第１出力軸１３の第１方向とは反対方向である第２方向への回転を後段に伝達するための部材である。逆転出力伝達部材１７は、外歯を有する歯車である。逆転出力伝達部材１７は、第１出力軸１３の外周部に固定されている。

図２に示すように、筐体１８は、第１電動機１１と、第２電動機１２と、第１出力軸１３の少なくとも一部と、第２出力軸１４の少なくとも一部と、減速機１５と、を収容するケースである。筐体１８の軸方向の一方側の端部（左端部）は、少なくとも周方向の一部が外部に露出している。この外部に露出している部分において、クラッチ機構１６と、後述の回転伝達部材１９とが、接続されている。

回転伝達部材１９は、出力伝達部材１６１の外歯、または逆転出力伝達部材１７の外歯と、選択的に噛み合う外歯を有する歯車である。回転伝達部材１９は、ドライバーが車両１に搭載される操作具（図示省略）を操作することにより、軸方向に変位（シフト）する。回転伝達部材１９の回転は、差動装置５の差動入力歯車（図示省略）に伝達される。これにより、第１電動機１１または第２電動機１２からの動力が、動力伝達系から左右の後輪２Ｌ，２Ｒに伝達される。

制御器２０は、第１電動機１１および第２電動機１２に供給する電力量を制御することにより、第１電動機１１および第２電動機１２を動作制御する。制御器２０には、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサを備えた回路基板が用いられる。制御器２０は、第１速状態においては、第１電動機１１に電力を供給する一方、第２電動機１２への電力の供給を遮断する。また、制御器２０は、第２速状態においては、第２電動機１２に電力を供給する一方、第１電動機１１への電力の供給を遮断する。また、制御器２０は、第１速状態および第２速状態の一方から、第１速状態および第２速状態の他方への切り替え時に、第１出力軸１３の回転と第２出力軸１４の回転とを同期させる。

以上のような構成の駆動装置１００を備える車両１において、第１速状態では、円筒部１３２から減速機１５を介して第１出力軸１３へ、第１出力軸１３から出力伝達部材１６１へ、出力伝達部材１６１から回転伝達部材１９へ、回転伝達部材１９から差動装置５へと、第１方向の低速領域の回転が伝達されて、後輪２Ｌ，２Ｒが低速駆動される。一方、第２速状態では、第２出力軸１４から出力伝達部材１６１へ、出力伝達部材１６１から回転伝達部材１９へ、回転伝達部材１９から差動装置５へと、第１方向の高速領域の回転が伝達されて、後輪２Ｌ，２Ｒが高速駆動される。さらに、逆転駆動状態では、円筒部１３２から減速機１５を介して第１出力軸１３へ、第１出力軸１３から逆転出力伝達部材１７へ、逆転出力伝達部材１７から回転伝達部材１９へ、回転伝達部材１９から差動装置５へと、第２方向の回転が伝達されて、後輪２Ｌ，２Ｒが逆転駆動される。この場合、車両１は後進する。

＜１－２．減速機の構成＞
以下では、図１から図３までを参照して、本実施形態の駆動装置１００が備える減速機１５の構成について、詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る減速機１５の構成を示す側面図であり、右半部ではキャリア１５４を破断して示している。

本実施形態の減速機１５は、トラクション型の遊星機構を有する。具体的には、減速機１５は、太陽ローラ１５１と、複数の遊星ローラ１５２と、キャリア１５４と、１対の軌道リング１５５と、押圧部材１５６とを主として備える。

太陽ローラ１５１は、円筒状の部材である。太陽ローラ１５１の径方向内側に、円筒部１３２が圧入されることにより、太陽ローラ１５１が円筒部１３２と結合される。第１電動機１１を駆動させると、円筒部１３２と太陽ローラ１５１とが一体となって同軸上で回転する。

複数の遊星ローラ１５２は、太陽ローラ１５１の周囲に配置された、概ね円板状の部材である。図３に示すように、本実施形態では、太陽ローラ１５１の周囲に、４つの遊星ローラ１５２が等間隔に配置されている。各遊星ローラ１５２は、大径部１５２ａと、当該大径部１５２ａの軸方向両側に同軸上に設けられる小径部１５２ｂと、当該小径部１５２ｂの軸方向両側に同軸上に設けられる回転軸１５２ｃと、を有する。小径部１５２ｂの外径は、大径部１５２ａの外径よりも小さい。

遊星ローラ１５２の大径部１５２ａの外周面は、太陽ローラ１５１の外周面と接触する。小径部１５２ｂの、軸方向における大径部１５２ａとは反対側の端部には、大径部１５２ａから遠ざかるにつれて縮径するテーパ面（図示省略）が設けられる。このテーパ面に、後述する軌道リング１５５が接触する。

キャリア１５４は、上述の第１出力軸１３を一部に含む部材であり、円筒部１３２と同軸に配置される。キャリア１５４は、第２出力軸１４に対して回転可能な状態で、筐体１８内に収容される。キャリア１５４の外周部には、受け部材１５８を介して、回転軸１５２ｃが支持される。複数の遊星ローラ１５２の回転軸１５２ｃは、キャリア１５４の周方向に沿って、等間隔に配置される。なお、本実施形態では、第１出力軸１３がキャリア１５４に含まれるものとしたが、必ずしもこれに限るものではなく、第１出力軸１３とキャリア１５４とが別部材であってもよい。

１対の軌道リング１５５は、円環状の部材である。１対の軌道リング１５５は、遊星ローラ１５２の大径部１５２ａの軸方向両側に対向して配置される。軌道リング１５５は、大径部１５２ａから軸方向に遠ざかるにつれて径方向の寸法が小さくなる傾斜面（図示省略）を有する。この傾斜面は、遊星ローラ１５２の小径部１５２ｂのテーパ面に面接触する。すなわち、１対の軌道リング１５５は、遊星ローラ１５２に軸方向の両側から接触する。

押圧部材１５６は、円筒部１３２の回転力に応じた力で軌道リング１５５を遊星ローラ１５２に軸方向に押し付ける部材である。図３に示すように、本実施形態の押圧部材１５６は、複数の調圧カム１５９を含む。複数の調圧カム１５９は、１対の軌道リング１５５のうちの入力側（第１電動機１１側）の軌道リング１５５を、１対の軌道リングのうちの出力側（出力伝達部材１６１側）の軌道リング１５５に近づく方向に押圧する。調圧カム１５９は、円筒部１３２を中心とする回転トルクを利用して、軸方向の付勢力を発生させる。これにより、入力側の軌道リング１５５の傾斜面は、負荷に応じた押圧力で、遊星ローラ１５２の小径部１５２ｂのテーパ面に押し付けられる。

入力側の軌道リング１５５により遊星ローラ１５２が押されると、出力側の軌道リング１５５の傾斜面と、入力側の軌道リング１５５の傾斜面との間に、遊星ローラ１５２が挟み込まれる。そして、軌道リング１５５の傾斜面によって小径部１５２ｂのテーパ面が押圧されることにより、遊星ローラ１５２が太陽ローラ１５１側に加圧される。その結果、遊星ローラ１５２と太陽ローラ１５１とが、互いに接触した状態に維持される。

このように、太陽ローラ１５１と遊星ローラ１５２との間、および、遊星ローラ１５２と軌道リング１５５との間に、常に円筒部１３２の回転力に応じた摩擦力が発生する。このため、太陽ローラ１５１が回転すると、複数の遊星ローラ１５２は、太陽ローラ１５１からの動力を受け、太陽ローラ１５１との摩擦によって自転する。また、複数の遊星ローラ１５２は、軌道リング１５５との間の摩擦により、軌道リング１５５に沿って、円筒部１３２の周囲を公転する。このとき、遊星ローラ１５２の公転の回転数は、第１電動機１１の出力軸としての円筒部１３２の回転数よりも低くなる。こうして、第１電動機１１で発生された回転が、減速機１５で変化（減速）されて、キャリア１５４（第１出力軸１３）に伝達される。

＜１－３．クラッチ機構の構成＞
以下では、図２および図４を参照して、本実施形態の駆動装置１００が備えるクラッチ機構１６の構成について、詳細に説明する。

本実施形態のクラッチ機構１６は、上述した出力伝達部材１６１および逆転出力伝達部材１７の他に、第１ワンウェイクラッチ１６３および第２ワンウェイクラッチ１６４を有する。

上述した出力伝達部材１６１は、第１出力軸１３および第２出力軸１４のいずれかからの第１方向の回転を、回転伝達部材１９および差動装置５を介して、後輪２Ｌ，２Ｒに伝達する。

図２に示すように、第１ワンウェイクラッチ１６３は、第１出力軸１３と出力伝達部材１６１との間に介在する。より具体的には、第１ワンウェイクラッチ１６３は、第１出力軸１３を内輪とし、出力伝達部材１６１を外輪とし、当該内輪と外輪の間に複数のスプラグを有する、いわゆるスプラグ式のワンウェイクラッチである。第１ワンウェイクラッチ１６３は、内輪としての第１出力軸１３から、外輪としての出力伝達部材１６１へは、スプラグが内輪と外輪の間で突っ張った姿勢となることにより、第１方向の回転を伝達可能にする。図４に、本実施形態における「第１方向」を矢印で図示している。一方で、第１ワンウェイクラッチ１６３は、外輪としての出力伝達部材１６１から、内輪としての第１出力軸１３へは、スプラグが内輪と外輪の間で滑ることにより、第１方向の回転を伝達不能にする。

図２に示すように、第２ワンウェイクラッチ１６４は、第２出力軸１４と出力伝達部材１６１との間に介在する。より具体的には、第２ワンウェイクラッチ１６４は、第２出力軸１４を内輪とし、出力伝達部材１６１を外輪とし、当該内輪と外輪の間に複数のスプラグを有する、いわゆるスプラグ式のワンウェイクラッチである。第２ワンウェイクラッチ１６４は、内輪としての第２出力軸１４から、外輪としての出力伝達部材１６１へは、スプラグが内輪と外輪の間で突っ張った姿勢となることにより、第１方向の回転を伝達可能にする。一方で、第２ワンウェイクラッチ１６４は、外輪としての出力伝達部材１６１から、内輪としての第２出力軸１４へは、スプラグが内輪と外輪の間で滑ることにより、第１方向の回転を伝達不能にする。

以上のような構成の駆動装置１００を備えた車両１において、車両１を低速領域（０～Ｖｋｍ／ｈ）で駆動させる場合には第１電動機１１を駆動源として用いる一方、車両１を高速領域（Ｖｋｍ／ｈ以上）で駆動させる場合には第２電動機１２を駆動源として用いることとしている。これにより、車両１の走行速度が速い場合にも遅い場合にも、適切な方の電動機を走行用の駆動源として用いることにより、広い速度領域において効率のよい走行を実現できる。

低速駆動と高速駆動との切り替えは、制御器２０による単純な速度制御によって、クラッチ機構１６を適宜に作動させることで、自動で行われる。

以下では、車両１の走行速度領域に応じて、駆動源として用いる電動機１１，１２を滑らかに切り替えるために、制御器２０が行う処理について、詳細に説明する。

車両１を前進させる場合、ドライバーが行う上述の操作具の操作によって、回転伝達部材１９の外歯が出力伝達部材１６１の外歯に噛み合った状態に維持される。この状態において、ドライバーが変速操作具（図示省略）を操作することにより、Ｖｋｍ／ｈ未満の低速領域で走行させることを指示している場合、制御器２０は、第１電動機１１に、ドライバーの指示に応じた量の電力を供給する。これにより、第１電動機１１が駆動され、当該第１電動機１１の出力軸としての円筒部１３２が第１方向に回転する。円筒部１３２の回転は、減速機１５で減速されて、第１出力軸１３に伝達される。これにより、第１出力軸１３が第１方向に回転し、第１ワンウェイクラッチ１６３のスプラグが内輪と外輪の間で突っ張った姿勢となることで、第１方向の回転が出力伝達部材１６１に伝達される。この際、第２ワンウェイクラッチ１６４に関しては、外輪としての出力伝達部材１６１が第１方向に回転することで、スプラグが内輪と外輪の間で滑る状態となる。よって、出力伝達部材１６１から第２出力軸１４へは、回転が伝達されない。この状態において、制御器２０は、第２電動機１２への電力の供給を遮断した状態に維持する。これにより、第１電動機１１からの動力のみが、回転伝達部材１９および差動装置５を介して後輪２Ｌ，２Ｒへと伝達される。

その後、ドライバーが車両１を次第に加速させた結果、車速がＶｋｍ／ｈに到達した場合、制御器２０は、第２出力軸１４を第１出力軸１３と同期回転させるために、第２電動機１２への電力の供給を開始する。これにより、第２出力軸１４が第１方向に回転し始める。制御器２０が第２電動機１２への電力の供給量を徐々に増加させることにより、第２出力軸１４の回転を加速していく過程では（０～Ｖｋｍ／ｈ未満）、第２ワンウェイクラッチ１６４においては、外輪（出力伝達部材１６１）の第１方向への回転が、内輪（第２出力軸１４）の第１方向への回転よりも速いので、スプラグは依然として内輪と外輪の間で滑った状態のままである。よって、第１電動機１１からの動力のみが、回転伝達部材１９を介して後輪２Ｌ，２Ｒへと伝達される状態が維持される。

その後、制御器２０が第２電動機１２への電力の供給量をさらに増加させた結果、第２出力軸１４の第１方向への回転速度がＶｋｍ／ｈを僅かに上回った場合、第２ワンウェイクラッチ１６４のスプラグが、内輪と外輪の間で突っ張った状態となる。これにより、第２出力軸１４の第１方向への回転が、外輪としての出力伝達部材１６１に伝達される状態となる。この状態となったときに、制御器２０は、第１電動機１１への電力の供給を遮断する。これにより、出力伝達部材１６１は、第２出力軸１４からの回転が伝達されることによって、第１方向に回転される状態となる。この際、第１ワンウェイクラッチ１６３に関しては、外輪としての出力伝達部材１６１が、内輪（第１出力軸１３）を上回る速度で第１方向に回転するので、スプラグが内輪と外輪の間で滑る状態となる。よって、出力伝達部材１６１から第１出力軸１３へは、回転が伝達されない。これにより、第２電動機１２からの動力のみが、回転伝達部材１９を介して後輪２Ｌ，２Ｒへと伝達される。

ドライバーが変速操作具（図示省略）を操作することにより、Ｖｋｍ／ｈ以上の高速領域で走行させることを指示している場合、制御器２０は、第２電動機１２に、ドライバーの指示に応じた量の電力を供給する。これにより、第２電動機１２の出力軸としての第２出力軸１４が第１方向に回転する。第２出力軸１４の第１方向への回転は、第２ワンウェイクラッチ１６４を介して出力伝達部材１６１に伝達され、さらに回転伝達部材１９および差動装置５を介して後輪２Ｌ，２Ｒへと伝達される。

このように、本実施形態では、車両１の走行速度領域に応じて、電動機１１,１２のうちの適切な方の電動機が選択的に、走行用に用いられる。

なお、車両１の走行速度を高速領域から低速領域へと減速する場合においても、切り替え時に制御器２０が第１出力軸１３と第２出力軸１４とを同期回転させることで、駆動源として用いる電動機を第２電動機１２から第１電動機１１へと滑らかに切り替えることができる。このように、本実施形態では、制御器２０による単純な速度制御によって、高速駆動と低速駆動との切り替えを自動でかつ滑らかに行うことができる。

以上に示したように、本実施形態の駆動装置１００は、第１電動機１１と、第２電動機１２と、軸心部に軸方向に延びる中空部１３ａを有する第１出力軸１３と、中空部１３ａに挿入される第２出力軸１４と、を備える。また、第１電動機１１と、第２電動機１２と、第１出力軸１３と、第２出力軸１４とが、同軸上に配置される。これにより、第１電動機１１、第２電動機１２、第１出力軸１３、および第２出力軸１４を、コンパクトに配置することができる。よって、駆動装置１００を小型化・軽量化することができ、省エネ効果を期待できる。

また、本実施形態に係る駆動装置１００は、低速領域での駆動を可能とする第１速状態、および、高速領域での駆動を可能とする第２速状態、の間で切り替え可能なクラッチ機構１６をさらに備える。これにより、車両１の低速駆動時と高速駆動時とで、第１電動機１１および第２電動機１２のうちのいずれを用いて車両１を駆動するかを切り替えることができる。よって、低速駆動時においても高速駆動時においても、適切な方の電動機１１（１２）を駆動源として用いることにより、効率よく車両１を駆動することができる。

また、本実施形態に係る駆動装置１００においては、第１速状態および第２速状態の一方から、第１速状態および第２速状態の他方への切り替え時に、制御器２０が、第１出力軸１３の回転と第２出力軸１４の回転とを同期させる。これにより、低速駆動と高速駆動との切り替えを、滑らかに行うことが可能となる。よって、広い速度領域において、安定的に動力を車両１の後輪２Ｌ，２Ｒに伝達することができる。

また、制御器２０は、第１速状態においては第２電動機１２への電力の供給を遮断し、第２速状態においては第１電動機１１への電力の供給を遮断する。これにより、２つの電動機１１，１２のうち、車両１の駆動用として用いていない方の電動機１１（１２）には、電力を供給しないものとすることができ、省エネに貢献することができる。

また、本実施形態に係る駆動装置１００においては、クラッチ機構１６は、出力伝達部材１６１と、第１ワンウェイクラッチ１６３と、第２ワンウェイクラッチ１６４と、を有する。これにより、高速駆動と低速駆動との切り替えを、制御器２０による単純な速度制御によって自動で行うことができる。

また、クラッチ機構１６は、逆転出力伝達部材１７をさらに備える。これにより、逆転出力伝達部材１７から伝達された動力を用いて、車両１を逆回転駆動することができる。この際、第１ワンウェイクラッチ１６３および第２ワンウェイクラッチ１６４は空転するので、第２電動機１２を停止した状態に保つことができる。

また、本実施形態に係る駆動装置１００においては、第１電動機１１は、第２電動機１２よりも低速領域の回転を出力可能である。また、この駆動装置１００は、第１電動機１１からの回転を減速する減速機１５を備える。これにより、第１電動機１１１を小型化することが可能であり、省エネ効果が期待できる。

また、本実施形態に係る駆動装置１００は、電動機１１，１２と、減速機１５と、第１出力軸１３の少なくとも一部と、第２出力軸１４の少なくとも一部と、を収容する筐体１８を備える。これにより、駆動装置１００の各部を１つの筐体１８内に収容することができ、アッセンブリとして取り扱うことが容易となる。

また、本実施形態に係る駆動装置１００においては、減速機１５は遊星摩擦式である。これにより、第１電動機１１からの動力を、機械式の減速機１５で確実に減速することができる。また、騒音や振動を少なく抑えつつ、小型の減速機１５で高い減速比を得ることができる。

また、本実施形態に係る駆動装置１００においては、減速機１５は、太陽ローラ１５１と、遊星ローラ１５２と、１対の軌道リング１５５と、押圧部材１５６と、を備える。また、遊星ローラ１５２は、大径部１５２ａと、小径部１５２ｂと、を有する。これにより、押圧部材１５６の押圧力によって、太陽ローラ１５１と遊星ローラ１５２との間、および、遊星ローラ１５２と軌道リング１５５との間に、摩擦力を発生させることができる。したがって、遊星ローラ１５２を精度よく自転および公転させることが可能となる。また、遊星ローラ１５２が軌道リング１５５に接触する箇所は、遊星ローラ１５２が太陽ローラ１５１に接触する箇所よりも、遊星ローラ１５２の回転軸１５２ｃに近くなる。この構成により、遊星ローラ１５２の公転速度を遅くすることができ、大幅な減速を実現することができる。

また、本実施形態に係る駆動装置１００における押圧部材１５６は、円筒部１３２を中心とする回転トルクを利用して、軸方向の付勢力を発生させる調圧カム１５９により構成される。これにより、負荷に応じた押圧力を、太陽ローラ１５１と遊星ローラ１５２との間、および、遊星ローラ１５２と軌道リング１５５との間に、付与することが可能となる。よって、負荷が変動しても、効率よく安定的に車両１を駆動し続けることができる。

また、本実施形態に係る駆動装置１００においては、低速駆動用の第１電動機１１は直流モータである。これにより、例えば、駆動対象物としての車両１を低速で走行開始させる場合等に、第１電動機１１を走行用の駆動源とすることにより、高い加速性能を発揮することができる。よって、車両１の発進時の滑らかで力強い加速が可能となる。

また、本実施形態に係る駆動装置１００においては、第１電動機１１はアウターロータ型である。これにより、第１電動機１１、第２電動機１２、第１出力軸１３、および第２出力軸１４を、省スペースに合理的に配置することができる。

また、本実施形態に係る車両１は、駆動装置１００と、差動装置５と、１対の後輪２Ｌ，２Ｒと、を備える。これにより、車両１を、低速領域においても高速領域においても、効率よく走行させることができる。また、車両１の駆動源（電動機１１，１２）から後輪２Ｌ，２Ｒまでのパワートレーンを、少ない部品点数で、コンパクトに構成することができる。

＜２．第２実施形態＞
以下では、図５を参照して、第２実施形態に係る駆動装置２００について説明する。第２実施形態に係る駆動装置２００は、クラッチ機構１６に代えてクラッチ機構２６を備えている点で、第１実施形態に係る駆動装置１００とは主として異なっている。以下では、第１実施形態で示したのと同様の構成・機能の部材については、同一の符号を付し、重複説明を省略する。

クラッチ機構２６は、第１歯車２６１と、第２歯車２６２とを備える。

第１歯車２６１は、回転伝達部材（出力伝達歯車）１９と噛み合う外歯を有する。第１歯車２６１の軸心部に、キーとともに第１出力軸１３が圧入されることにより、第１歯車２６１が第１出力軸１３に結合される。第１電動機１１を駆動させると、第１出力軸１３と第１歯車２６１とが一体となって同軸上で回転する。

第２歯車２６２は、回転伝達部材１９と噛み合う外歯を有する。第２歯車２６２の軸心部に、キーともに第２出力軸１４が圧入されることにより、第２歯車２６２が第２出力軸１４に結合される。第２電動機１２を駆動させると、第２出力軸１４と第２歯車２６２とが一体となって同軸上で回転する。

回転伝達部材１９は、ドライバーの操作に応じて軸方向に変位（シフト）することによって、第１歯車２６１および第２歯車２６２のうちのいずれかに選択的に噛み合う。本実施形態においても、回転伝達部材１９と噛み合う歯車を、第１歯車２６１および第２歯車２６２の一方から、第１歯車２６１および第２歯車２６２の他方に変更する場合には、制御器２０によって、第１歯車２６１と第２歯車２６２の回転を同期させる。

本実施形態の構成によっても、歯車の噛み合せを変更するシンプルな構成で、第１電動機１１を車両１の走行用の駆動源として用いる場合と、第２電動機１２を車両１の走行用の駆動源として用いる場合と、の切り替えを滑らかに行うことができる。

＜３．その他の変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

上記の実施形態では、減速機１５は、遊星摩擦式の減速機構を備えるものとしたが、必ずしもこれに限るものではなく、例えば上記に代えて、遊星歯車式の減速機構を備えるものとしてもよい。その場合、電動機１１，１２からの動力を、歯車式の簡素な減速機で大幅に減速することができ、とりわけ大トルクを確実に伝達することができる。また、小型の減速機１５で高い減速比を得ることができる。

上記の実施形態では、減速機１５は、１段の遊星式の減速機構を備えるものとした。しかしながら、これに限るものではなく、複数段の遊星式の減速機構を備えるものとしてもよい。なお、遊星摩擦式の減速機構と、遊星歯車式の減速機構とを、組み合わせて複数段に構成してもよい。

図１、図２および図５に示すように、上記の実施形態では、第１電動機１１はラジアルギャップ型のモータとした。しかしながら、必ずしもこれに限るものではなく、例えば上記に代えて、第１電動機１１をアキシャルギャップ型のモータとしてもよい。その場合、低速駆動用として用いる第１電動機１１を、より小型化することができ、しかも、低速領域においてとりわけ効率のよい駆動を実現することができる。

上記の実施形態では、低速駆動用の第１電動機１１を直流モータとしたが、これに加えてまたは代えて、高速駆動用の第２電動機１２を交流モータとしてもよい。その場合、駆動対象物としての車両１を高速で長距離にわたって走行させる場合等に、第２電動機１２を走行用の駆動源とすることにより、トルクを低く維持して継続的に効率よく走行させることができる。

上記の実施形態では、ワンウェイクラッチ１６３，１６４は、スプラグ式としたが、必ずしもこれに限るものではない。例えば上記に代えて、ワンウェイクラッチ１６３，１６４をカム式としてもよい。

上記の実施形態では、駆動装置１００，２００は、車両１の後輪２Ｌ，２Ｒを走行駆動するために用いられるものとしたが、これに限るものではない。例えば上記に代えて、駆動装置１００（２００）を、車両の前輪を走行駆動するために用いてもよい。

上記の実施形態では、駆動装置１００,２００は車両１の走行用に用いられるものとしたが、駆動対象物は必ずしも車両１に限るものではない。例えば駆動対象物を、ヘアドライヤーや洗濯機等の家電製品としてもよい。

また、駆動装置１００の細部の構成、例えば歯車の数等については、本願の各図に示されたものと異なっていてもよい。また、上記の実施形態または変形例に登場した各要素を、矛盾がない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本願は、駆動装置およびそれを備える車両に利用できる。

１ 車両
２Ｌ （左の）後輪
２Ｒ （右の）後輪
５ 差動装置
１１ 第１電動機
１２ 第２電動機
１３ 第１出力軸
１３ａ 中空部
１４ 第２出力軸
１５ 減速機
１６ クラッチ機構
１６１ 出力伝達部材
１６３ 第１ワンウェイクラッチ
１６４ 第２ワンウェイクラッチ
１００ 駆動装置
１３２ 円筒部
１５１ 太陽ローラ
１５２ 遊星ローラ
１５２ｃ 回転軸
１５４ キャリア
１５５ 軌道リング
１５６ 押圧部材
１５９ 調圧カム

Claims (14)

1. 第１電動機と、
   前記第１電動機とは異なる速度領域の回転を出力可能とする第２電動機と、
   軸心部に軸方向に延びる中空部を有し、前記第１電動機からの動力により回転する第１出力軸と、
   前記中空部に挿入され、前記第２電動機からの動力により回転する第２出力軸と、
   を備え、
   前記第１電動機と前記第２電動機と前記第１出力軸と前記第２出力軸とが同軸上に配置され、
   前記第１出力軸からの動力が駆動対象物に伝達される第１速状態、および、前記第２出力軸からの動力が前記駆動対象物に伝達される第２速状態、の間で切り替え可能なクラッチ機構をさらに備え、
   前記第１電動機および前記第２電動機を動作制御する制御器をさらに備え、
   前記第１速状態および前記第２速状態の一方から、前記第１速状態および前記第２速状態の他方への切り替え時に、前記制御器が、前記第１出力軸の回転と前記第２出力軸の回転とを同期させる、駆動装置。
2. 第１電動機と、
   前記第１電動機とは異なる速度領域の回転を出力可能とする第２電動機と、
   軸心部に軸方向に延びる中空部を有し、前記第１電動機からの動力により回転する第１出力軸と、
   前記中空部に挿入され、前記第２電動機からの動力により回転する第２出力軸と、
   を備え、
   前記第１電動機と前記第２電動機と前記第１出力軸と前記第２出力軸とが同軸上に配置され、
   前記第２電動機は、前記第１電動機よりも高速領域の回転を出力可能であり、
   前記第１電動機からの回転を減速して前記第１出力軸に入力する減速機を備え
   前記減速機は遊星摩擦式であり、
   前記減速機は、
   前記第１電動機の回転軸を中心として回転する太陽ローラと、
   前記太陽ローラの周囲に配置された複数の遊星ローラと、
   前記複数の遊星ローラに軸方向の両側から接触する１対の円環状の軌道リングと、
   前記軌道リングを前記遊星ローラに押し付けるとともに、前記遊星ローラを前記太陽ローラに押し付ける押圧力を付与する押圧部材と、
   を備え、
   前記遊星ローラは、
   前記太陽ローラに接触する大径部と、
   前記大径部の軸方向両側に設けられ、前記大径部よりも外径が小さく、前記一対の軌道リングに接触する小径部と、
   を有する、駆動装置。
3. 請求項１に記載の駆動装置であって、
   前記制御器は、
   前記第１速状態においては、前記第２電動機への電力の供給を遮断し、
   前記第２速状態においては、前記第１電動機への電力の供給を遮断する、駆動装置。
4. 請求項１または請求項３に記載の駆動装置であって、
   前記クラッチ機構は、
   前記第１出力軸および前記第２出力軸のうちのいずれかからの第１方向の回転を前記駆動対象物に伝達する出力伝達部材と、
   前記第１出力軸と前記出力伝達部材との間に介在し、前記第１出力軸から前記出力伝達部材へは前記第１方向の回転を伝達可能にする一方、前記出力伝達部材から前記第１出力軸へは前記第１方向の回転を伝達不能にする第１ワンウェイクラッチと、
   前記第２出力軸と前記出力伝達部材との間に介在し、前記第２出力軸から前記出力伝達部材へは前記第１方向の回転を伝達可能にする一方、前記出力伝達部材から前記第２出力軸へは前記第１方向の回転を伝達不能にする第２ワンウェイクラッチと、
   を有する、駆動装置。
5. 請求項４に記載の駆動装置であって、
   前記クラッチ機構は、
   前記第１出力軸からの、前記第１方向とは反対方向である第２方向の回転を前記駆動対象物に伝達する逆転出力伝達部材
   をさらに備える、駆動装置。
6. 請求項１または請求項３に記載の駆動装置であって、
   前記クラッチ機構は、
   前記第１出力軸と一体的に回転する第１歯車と、
   前記第２出力軸と一体的に回転する第２歯車と、
   前記第１歯車および前記第２歯車のうちのいずれかに選択的に噛み合う出力伝達歯車と、
   を有する、駆動装置。
7. 請求項２に記載の駆動装置であって、
   前記第１電動機と、前記第２電動機と、前記第１出力軸の少なくとも一部と、前記第２出力軸の少なくとも一部と、前記減速機と、を収容する筐体を備える、駆動装置。
8. 請求項２に記載の駆動装置であって、
   前記押圧部材は、前記第１出力軸を中心とする回転トルクを利用して、前記軸方向の付勢力を発生させる調圧カムにより構成される、駆動装置。
9. 請求項２または請求項７に記載の駆動装置であって、
   前記減速機は遊星歯車式である、駆動装置。
10. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の駆動装置であって、
    前記第２電動機は、前記第１電動機よりも高速領域の回転を出力可能であり、
    前記第１電動機は直流モータである、駆動装置。
11. 請求項１０に記載の駆動装置であって、
    前記第１電動機はアキシャルギャップ型である、駆動装置。
12. 請求項１０に記載の駆動装置であって、
    前記第１電動機はアウターロータ型である、駆動装置。
13. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の駆動装置であって、
    前記第２電動機は、前記第１電動機よりも高速領域の回転を出力可能であり、
    前記第２電動機は交流モータである、駆動装置。
14. 請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の駆動装置と、
    前記駆動装置からの動力が入力される差動装置と、
    前記差動装置からの動力により回転する１対の車輪と、
    を備える車両。

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