(57)【要約】【課題】モータの動力を効率良く伝達できると共に小型化を図ることができる動力伝達装置を提供すること。【解決手段】動力伝達装置１によれば、モータ１２１からの入力回転を等速および減速の２段に変速できるので、低速から高速までの幅広い車速範囲においてモータ１２１を効率の良い回転域で使用することが可能となり、モータ１２１の動力を効率良く伝達することができる。また、幅広い車速範囲においてモータ１２１を効率の良い回転域で使用することが可能となれば、高出力のモータを必要とせず、その分、モータの高出力化に伴う装置の大型化を回避して、小型化を図ることができる。また、多板クラッチを断続させて入力回転を変速する構成と比較して、多板クラッチを断続させるための油圧システムを必要とせず、構造を簡素化すると共に小型化を図ることができる。【選択図】図２
2010216597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの動力が入力される入力軸と、その入力軸から前記動力が伝達される遊星歯車装置と、その遊星歯車装置から前記動力が伝達される出力軸とを備え、前記遊星歯車装置が、前記モータからの入力回転が伝達されて回転するサンギヤと、そのサンギヤの外周に噛合される複数のプラネタリギヤと、それら複数のプラネタリギヤに噛合されると共に前記サンギヤの回転中心回りに回転可能に構成されるリングギヤと、前記複数のプラネタリギヤを支持すると共に前記サンギヤの回転中心回りに回転されて前記入力回転を前記出力軸に伝達するキャリアとを備えた動力伝達装置において、
前記モータが正回転する場合に、前記入力回転を前記入力軸から前記キャリアに伝達すると共に前記入力軸から前記キャリアへの前記入力回転の伝達を遮断可能に構成される第１クラッチと、
前記モータが正回転する場合であって前記第１クラッチにより前記入力軸から前記キャリアへの前記入力回転の伝達を遮断した場合に、前記リングギヤの回転を規制する一方、前記モータが正回転する場合であって前記第１クラッチにより前記入力回転を前記入力軸から前記キャリアに伝達した場合に、前記リングギヤの回転の規制を解除する第２クラッチとを備え、
前記第１クラッチは、
断面円形状の外周面を有し軸心回りに回転可能に構成される内輪と、
その内輪の前記外周面に対向する断面円形状の内周面を有し前記軸心回りに回転可能に構成される外輪と、
前記外周面および前記内周面にそれぞれ接する係合面を有し前記外周面および前記内周面の対向間において円周方向に複数配設されるスプラグと、
そのスプラグを前記外周面および前記内周面の円周方向へ傾動可能に保持する保持器と、
前記スプラグに付勢力を付与して前記外周面および前記内周面に前記係合面が接するように前記スプラグを前記円周方向のセルフロック方向へ傾動させる付勢部材と、
その付勢部材の付勢力に抗して前記スプラグに荷重を付与して前記セルフロック方向とは逆方向であって前記円周方向の反セルフロック方向へ前記スプラグを傾動させる荷重付与装置とを備えた切替式クラッチとして構成されていることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
前記第１クラッチの前記荷重付与装置を作動させて、前記入力回転を前記サンギヤ及び前記プラネタリギヤを介して前記キャリアから前記出力軸に伝達する一方、前記第１クラッチの前記荷重付与装置を非作動として、前記入力回転を前記キャリアから前記出力軸に伝達することを特徴とする請求項１記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記出力軸が正回転するように前記出力軸に逆動力が入力される場合に、前記逆動力を前記キャリアから前記入力軸に伝達する第３クラッチを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の動力伝達装置。
【請求項４】
前記第３クラッチは、前記モータが逆回転する場合に、前記入力回転を前記入力軸から前記キャリアに伝達するものであり、
前記第２クラッチは、前記切替式クラッチにより構成され、前記モータが逆回転する場合に、前記リングギヤの回転の規制を解除可能に構成されていることを特徴とする請求項３記載の動力伝達装置。
【請求項５】
前記出力軸が逆回転するように前記出力軸に逆動力が入力される場合に、前記第１クラッチの前記荷重付与装置を非作動とすることで、前記第１クラッチにより前記キャリアから前記入力軸に前記逆動力が伝達されると同時に前記第２クラッチにより前記リングギヤの回転が規制されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの動力を伝達する動力伝達装置に関し、特に、モータの動力を効率良く伝達できると共に小型化を図ることができる動力伝達装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの動力を伝達する動力伝達装置として、例えば、非特許文献１には、ハイブリッド車両の駆動システムにおいて、モータからの入力回転を減速歯車により減速するリヤユニットが開示されている。
【０００３】
また、非特許文献２には、２つの多板クラッチを断続させることで、モータからの入力回転を遊星歯車装置により２段に変速するトランスミッションが開示されている。この非特許文献２に開示されるトランスミッションによれば、入力回転を２段に変速できるので、低速から高速までの幅広い車速範囲においてモータを効率の良い回転域で使用することが可能となり、モータの動力を効率良く伝達することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ」  Ｎｏ．２００２−０１−１０４３
【非特許文献２】「ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ」  Ｎｏ．２００７−０１−４１２２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１に開示されるリヤユニットでは、単に入力回転を減速するのみで変速できないので、低速から高速までの幅広い車速範囲においてモータを制御する場合には、モータを効率の良い回転域で使用することが困難となり、モータの動力を効率良く伝達することができないという問題点があった。また、入力回転を変速できないので、幅広い車速範囲においてモータを効率の良い回転域で使用するためには、高出力のモータが必要となり、その分、モータの高出力化に伴う装置の大型化を招くという問題点があった。
【０００６】
一方、非特許文献２に開示されるトランスミッションでは、上述した問題点は解決できるものの、多板クラッチを断続させて入力回転を変速する構成なので、多板クラッチを断続させるための油圧システムが必要となり、構造が複雑化すると共に装置の大型化を招くという問題点があった。また、２つの多板クラッチを断続させるタイミングが難しく、２つの多板クラッチが共に切断されると、動力の伝達が遮断され、モータの回転上昇や変速時のショックを招くと共に、２つの多板クラッチが同時に接続されると、遊星歯車装置が二重噛み合いを起こし、トランスミッションが破損する等の恐れがあった。更に、多板クラッチの接続時に熱エネルギーが放出される分、エネルギー損失が生じていた。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、モータの動力を効率良く伝達できると共に小型化を図ることができる動力伝達装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、請求項１記載の動力伝達装置は、モータの動力が入力される入力軸と、その入力軸から前記動力が伝達される遊星歯車装置と、その遊星歯車装置から前記動力が伝達される出力軸とを備え、前記遊星歯車装置が、前記モータからの入力回転が伝達されて回転するサンギヤと、そのサンギヤの外周に噛合される複数のプラネタリギヤと、それら複数のプラネタリギヤに噛合されると共に前記サンギヤの回転中心回りに回転可能に構成されるリングギヤと、前記複数のプラネタリギヤを支持すると共に前記サンギヤの回転中心回りに回転されて前記入力回転を前記出力軸に伝達するキャリアとを備えるものであって、前記モータが正回転する場合に、前記入力回転を前記入力軸から前記キャリアに伝達すると共に前記入力軸から前記キャリアへの前記入力回転の伝達を遮断可能に構成される第１クラッチと、前記モータが正回転する場合であって前記第１クラッチにより前記入力軸から前記キャリアへの前記入力回転の伝達を遮断した場合に、前記リングギヤの回転を規制する一方、前記モータが正回転する場合であって前記第１クラッチにより前記入力回転を前記入力軸から前記キャリアに伝達した場合に、前記リングギヤの回転の規制を解除する第２クラッチとを備え、前記第１クラッチは、断面円形状の外周面を有し軸心回りに回転可能に構成される内輪と、その内輪の前記外周面に対向する断面円形状の内周面を有し前記軸心回りに回転可能に構成される外輪と、前記外周面および前記内周面にそれぞれ接する係合面を有し前記外周面および前記内周面の対向間において円周方向に複数配設されるスプラグと、そのスプラグを前記外周面および前記内周面の円周方向へ傾動可能に保持する保持器と、前記スプラグに付勢力を付与して前記外周面および前記内周面に前記係合面が接するように前記スプラグを前記円周方向のセルフロック方向へ傾動させる付勢部材と、その付勢部材の付勢力に抗して前記スプラグに荷重を付与して前記セルフロック方向とは逆方向であって前記円周方向の反セルフロック方向へ前記スプラグを傾動させる荷重付与装置とを備えた切替式クラッチとして構成されている。
【０００９】
請求項２記載の動力伝達装置は、請求項１記載の動力伝達装置において、前記第１クラッチの前記荷重付与装置を作動させて、前記入力回転を前記サンギヤ及び前記プラネタリギヤを介して前記キャリアから前記出力軸に伝達する一方、前記第１クラッチの前記荷重付与装置を非作動として、前記入力回転を前記キャリアから前記出力軸に伝達する。
【００１０】
請求項３載の動力伝達装置は、請求項１又は２に記載の動力伝達装置において、前記出力軸が正回転するように前記出力軸に逆動力が入力される場合に、前記逆動力を前記キャリアから前記入力軸に伝達する第３クラッチを備えている。
【００１１】
請求項４記載の動力伝達装置は、請求項３記載の動力伝達装置において、前記第３クラッチは、前記モータが逆回転する場合に、前記入力回転を前記入力軸から前記キャリアに伝達するものであり、前記第２クラッチは、前記切替式クラッチにより構成され、前記モータが逆回転する場合に、前記リングギヤの回転の規制を解除可能に構成されている。
【００１２】
請求項５記載の動力伝達装置は、請求項１から４のいずれかに記載の動力伝達装置において、前記出力軸が逆回転するように前記出力軸に逆動力が入力される場合に、前記第１クラッチの前記荷重付与装置を非作動とすることで、前記第１クラッチにより前記キャリアから前記入力軸に前記逆動力が伝達されると同時に前記第２クラッチにより前記リングギヤの回転が規制される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の動力伝達装置によれば、モータが正回転している状態において第１クラッチの荷重付与装置を非作動とした場合には、付勢部材の付勢力によりスプラグがセルフロック方向へ傾動し、内輪および外輪にスプラグが係合することで、モータからの入力回転が入力軸からキャリアに伝達される。また、この場合には、第２クラッチによりリングギヤの回転の規制が解除されることで、キャリアに伝達された入力回転が速度一定のままで出力軸に伝達される。
【００１４】
これに対し、第１クラッチの荷重付与装置を作動させた場合には、付勢部材の付勢力に抗してスプラグが反セルフロック方向へ傾動し、内輪および外輪へのスプラグの係合が解除されることで、入力軸からキャリアへの入力回転の伝達が遮断される。また、この場合には、第２クラッチによりリングギヤの回転が規制されることで、サンギヤに伝達された入力回転がプラネタリギヤにより減速されキャリアを介して出力軸に伝達される。
【００１５】
よって、モータからの入力回転を等速および減速の２段に変速できるので、低速から高速までの幅広い車速範囲においてモータを効率の良い回転域で使用することが可能となり、モータの動力を効率良く伝達することができるという効果がある。
【００１６】
また、幅広い車速範囲においてモータを効率の良い回転域で使用することが可能となれば、高出力のモータを必要とせず、その分、モータの高出力化に伴う装置の大型化を回避して、小型化を図ることができるという効果がある。
【００１７】
また、従来のように多板クラッチを断続させて入力回転を変速する構成と比較して、多板クラッチを断続させるための油圧システムを必要とせず、構造を簡素化すると共に小型化を図ることができるという効果がある。更に、多板クラッチを断続させて入力回転を変速する構成の場合には、多板クラッチの接続時に熱エネルギーが放出され、エネルギー損失が生じるところ、多板クラッチを不要として、エネルギー損失を防止することができるという効果がある。
【００１８】
また、第１クラッチは、スプラグの傾動により入力回転の伝達および遮断の切り替えを行うので、スプラグの移動により切り替えを行う構成と比較して、スプラグの動作量を小さくできる分、切り替えに要する時間を短縮でき、切り替えを素早く行うことができるという効果がある。更に、切り替えを素早く行うことができれば、入力回転が遮断された状態から伝達されるまでの間に内輪と外輪とが空転することもなく、回転伝達時のショックを防止することができるという効果がある。
【００１９】
請求項２記載の動力伝達装置によれば、請求項１記載の動力伝達装置の奏する効果に加え、第１クラッチの荷重付与装置の作動および非作動を切り替えることで、複雑な制御を必要とせずに入力回転を変速できるという効果がある。よって、従来のように２つの多板クラッチを断続させて入力回転を変速する構成と比較して、動力の伝達に途切れのないスムーズな変速を実現できると共に、遊星歯車装置の二重噛み合いも防止することができる。
【００２０】
請求項３記載の動力伝達装置によれば、請求項１又は２に記載の動力伝達装置の奏する効果に加え、出力軸が正回転するように出力軸に逆動力が入力される場合に、逆動力をキャリアから入力軸に伝達する第３クラッチを備えているので、第１クラッチの荷重付与装置の作動および非作動を切り替えなくとも、モータの動力を出力軸に伝達する動力伝達状態と、出力軸に入力される逆動力をモータに伝達する動力伝達状態とを切り替えることができるという効果がある。よって、第１クラッチの荷重付与装置を切り替える制御を不要にできると共に、動力伝達状態切り替え時のショックを防止することができる。
【００２１】
請求項４記載の動力伝達装置によれば、請求項３記載の動力伝達装置の奏する効果に加え、モータが逆回転している状態では、モータからの入力回転が第３クラッチにより入力軸からキャリアに伝達される。また、この場合には、第２クラッチによりリングギヤの回転の規制が解除されることで、キャリアに伝達された入力回転が速度一定のままで出力軸に伝達される。よって、モータが逆回転する場合に、モータからの入力回転を等速で伝達することができるという効果がある。
【００２２】
請求項５記載の動力伝達装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載の動力伝達装置の奏する効果に加え、出力軸が逆回転するように出力軸に逆動力が入力される場合に、遊星歯車装置を二重噛み合いさせることができるという効果がある。よって、例えば、車両が登坂停止している場合に、サイドブレーキを作動させたり必要な駆動力が得られるようにモータを制御しなくとも、車両の後退を防止することができる。また、車両が登坂停止した状態から前進する場合には、モータを駆動するのみで発進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態における動力伝達装置が搭載される車両を模式的に示した模式図である。
【図２】動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。
【図３】第１クラッチの断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線における第１クラッチの断面図である。
【図５】図４のＶで示す部分を拡大して示した第１クラッチの部分拡大断面図である。
【図６】動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。
【図７】動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。
【図８】動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。
【図９】動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態における動力伝達装置１が搭載される車両１００を模式的に示した模式図である。なお、図１の矢印Ｆ−Ｂ，Ｌ−Ｒは、車両１００の前後方向、左右方向をそれぞれ示している。
【００２５】
まず、車両１００の概略構成について説明する。車両１００は、図１に示すように、前輪１０１（左の前輪１０１ＦＬ及び右の前輪１０１ＦＲ）を駆動するフロントユニット１１０と、後輪１０２（左の後輪１０２ＢＬ及び右の後輪１０２ＢＲ）を駆動するリヤユニット１２０とを備え、前輪１０１及び後輪１０２をそれぞれ独立して駆動可能に構成されている。
【００２６】
フロントユニット１１０は、動力源としてのエンジン１１１及びモータ１１２と、それらエンジン１１１及びモータ１１２の動力を前輪１０１に伝達する動力伝達装置１１３とを主に備え、エンジン１１１及びモータ１１２の２つの動力を使い分けて前輪１０１を駆動可能に構成されている。
【００２７】
リヤユニット１２０は、動力源としてのモータ１２１と、そのモータ１２１の動力を後輪１０２に伝達する動力伝達装置１とを主に備え、前輪１０１の駆動トルクに応じてモータ１２１が制御されることで、前輪１０１及び後輪１０２の駆動トルクが車両１００の走行状態に応じた適切なトルク配分となるように後輪１０２を駆動可能に構成されている。
【００２８】
また、このリヤユニット１２０は、モータ１２１が発電機としての機能を兼ね備えており、モータ１２１により発電した電力を回生可能に構成されている。
【００２９】
なお、車両１００は、フロントユニット１１０を省略して、リヤユニット１２０のみで構成しても良く、その場合には、リヤユニット１２０により前輪１０１を駆動するように構成しても良い。
【００３０】
次いで、図２を参照して、動力伝達装置１の詳細構成について説明する。図２は、動力伝達装置１の内部構造を模式的に示した模式図である。なお、図２では、理解を容易とするために、動力を伝達する機能を担う構成のみを図示している。
【００３１】
動力伝達装置１は、図２に示すように、モータ１２１の動力が入力される入力軸２と、その入力軸２から動力が伝達される遊星歯車装置３と、その遊星歯車装置３から動力が伝達される出力軸４と、第１クラッチ１０と、第２クラッチ２０と、第３クラッチ３０とを主に備えて構成されている。
【００３２】
但し、本実施の形態では、図２に示すように、遊星歯車装置３に伝達された動力がデファレンシャル装置５を介して出力軸４に伝達されると共に、出力軸４に伝達された動力が動力伝達装置１の外部に出力され後輪１０２に伝達されるように構成されている。
【００３３】
なお、デファレンシャル装置５は、左右の後輪１０２ＢＬ，１０２ＢＲの回転差を吸収するための装置であり、その構成は周知（例えば、特許４０２４８９７号公報など）であるため、詳細な説明を省略する。
【００３４】
遊星歯車装置３は、モータ１２１からの入力回転を減速するための歯車列であり、図２に示すように、モータ１２１からの入力回転が伝達されるサンギヤ３ｓと、そのサンギヤ３ｓの外周に噛合される複数のプラネタリギヤ３ｐと、それら複数のプラネタリギヤ３ｐに噛合されるリングギヤ３ｒと、複数のプラネタリギヤ３ｐを支持するキャリア３ｃとを備えて構成されている。
【００３５】
また、この遊星歯車装置３は、リングギヤ３ｒがサンギヤ３ｓの回転中心回りに回転可能に構成されると共に、キャリア３ｃがサンギヤ３ｓの回転中心回りに回転されることでモータ１２１からの入力回転を出力軸４に伝達可能に構成されている。
【００３６】
第１クラッチ１０は、モータ１２１が正回転する場合に、モータ１２１からの入力回転を入力軸２からキャリア３ｃに伝達する一方、キャリア３ｃから入力軸２への回転の伝達を遮断すると共に、入力軸２からキャリア３ｃへの入力回転の伝達を遮断可能に構成されている。
【００３７】
ここで、図３及び図４を参照して、第１クラッチ１０の詳細構成について説明する。図３は、第１クラッチ１０の断面図であり、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線における第１クラッチ１０の断面図である。
【００３８】
第１クラッチ１０は、図３及び図４に示すように、内輪１１と、その内輪１１の外周を囲む外輪１２と、それら内輪１１と外輪１２との間に配設される複数のスプラグ１３と、それらスプラグ１３を保持する保持器１４と、荷重付与装置１５とを主に備えて構成されている。
【００３９】
内輪１１は、回転を伝達する機能を担う部材であり、図３及び図４に示すように、断面円形状の外周面１１ａを備え、軸心Ｏ回りに回転可能に構成されている。また、この内輪１１は、入力軸２（図２参照）と一体に形成されている。
【００４０】
外輪１２は、内輪１１と共に回転を伝達する機能を担う部材であり、図３及び図４に示すように、内輪１１の外周面１１ａに対向する断面円形状の内周面１２ａを備え、内輪１１と同様に軸心Ｏ回りに回転可能に構成されている。また、この外輪１２は、キャリア３ｃ（図２参照）と一体に形成されている。
【００４１】
スプラグ１３は、内輪１１と外輪１２とを係合する機能を担う部材であり、外周面１１ａ及び内周面１２ａにそれぞれ接する係合面１３ａ，１３ｂ（図５参照）を備え、図４に示すように、外周面１１ａ及び内周面１２ａの対向間において円周方向に等間隔で複数配設されている。
【００４２】
また、このスプラグ１３は、リボンスプリング１６（図５参照）により内周面１１ａ及び外周面１２ａの円周方向に付勢されている。ここで、図５を参照して、リボンスプリング１６について説明する。図５は、図４のＶで示す部分を拡大して示した第１クラッチ１０の部分拡大断面図である。
【００４３】
リボンスプリング１６は、スプラグ１３に付勢力を付与して外周面１１ａ及び内周面１２ａに係合面１３ａ，１３ｂが接するようにスプラグ１３に図５の矢印Ｓ方向（以下「セルフロック方向」と称す）の回転モーメントを発生させる部材であり、図５に示すように、金属材料に波状の曲げ加工を施して形成され、その弾性を利用してスプラグ１３に付勢力を付与可能に構成されている。但し、このリボンスプリング１６は、コイルばねにより構成しても良い。
【００４４】
このリボンスプリング１６によりスプラグ１３に付勢力が付与されることで、外周面１１ａ及び内周面１２ａに係合面１３ａ，１３ｂが接するようにスプラグ１３がセルフロック方向へ傾動する。
【００４５】
その結果、図５に示すように、内周面１２ａと係合面１３ｂとの接点Ａ及び外周面１１ａと係合面１３ａとの接点Ｂに摩擦力が発生すると共に外周面１１ａ及び内周面１２ａの円周方向における各接点Ａ，Ｂの位置ずれにより、内輪１１及び外輪１２が所定の方向へ回転する場合のみ、内輪１１及び外輪１２にスプラグ１３が係合する。
【００４６】
これにより、モータ１２１が正回転する場合には、内輪１１がスプラグ１３に対して図５の矢印Ｒｉ方向（以下「ロック方向」と称す）へ回転することで、内輪１１及び外輪１２にスプラグ１３が係合して、モータ１２１からの入力回転が入力軸２からキャリア３ｃに伝達される。一方、モータ１２１が逆回転する場合には、内輪１１がスプラグ１３に対して図５の反矢印Ｒｉ方向（以下「フリー方向」と称す）へ回転することで、接点Ｂに作用する摩擦力によりスプラグ１３がリボンスプリング１６の付勢力に抗して反セルフロック方向へ傾動し、その結果、内輪１１及び外輪１２へのスプラグ１３の係合が解除され、入力軸２からキャリア３ｃへの入力回転の伝達が遮断される。
【００４７】
また、外輪１２がスプラグ１３に対して図５の矢印Ｒｏ方向（以下「ロック方向」と称す）へ回転する場合には、内輪１１及び外輪１２にスプラグ１３が係合して、キャリア３ｃから入力軸２に回転が伝達される。一方、外輪１２がスプラグ１３に対して図５の反矢印反Ｒｏ方向（以下「フリー方向」と称す）へ回転する場合には、接点Ａに作用する摩擦力によりスプラグ１３がリボンスプリング１６の付勢力に抗して反セルフロック方向へ傾動し、その結果、内輪１１及び外輪１２へのスプラグ１３の係合が解除され、キャリア３ｃから入力軸２への回転の伝達が遮断される。
【００４８】
図３及び図４に戻って説明する。保持器１４は、スプラグ１３を外周面１１ａ及び内周面１２ａの円周方向へ傾動可能に保持する部材であり、図３及び図４に示すように、保持部１４ａと、荷重伝達部１４ｂとを備えて構成されている。保持部１４ａは、スプラグ１３を保持する部位であり、図３及び図４に示すように、軸心Ｏ方向に延設され、スプラグ１３の上端側を保持している。
【００４９】
荷重伝達部１４ｂは、荷重付与装置１５から荷重が伝達される部位であり、図３に示すように、軸心Ｏ方向と交差する方向に延設されている。これにより、荷重伝達部１４ｂを軸心Ｏ方向に延設する場合と比較して、保持器１４の軸心Ｏ方向の寸法を短縮でき、第１クラッチ１０の小型化を図ることができる。
【００５０】
また、この荷重伝達部１４ｂは、図４に示すように、歯車状に形成され、後述するピニオン１５ｂとの間に構成される歯車機構を介して荷重付与装置１５から荷重が伝達されるように構成されている。これにより、荷重付与装置１５から保持器１４までの荷重の伝達経路中に生じるエネルギー損失を小さくでき、効率良く保持器１４に荷重を伝達することができる。
【００５１】
荷重付与装置１５は、リボンスプリング１６の付勢力に抗してスプラグ１３に荷重を付与してスプラグ１３を反セルフロック方向（図５の反矢印Ｓ回転方向）へ傾動させるための装置であり、図３及び図４に示すように、アクチュエータ１５ａと、ピニオン１５ｂとを備えて構成されている。
【００５２】
アクチュエータ１５ａは、スプラグ１３に付与する荷重を生み出す動力源であり、電動機（交流モータ又は直流モータ）により構成され、電源（図示せず）から供給される電力により駆動可能に構成されている。
【００５３】
このように、アクチュエータ１５ａが電動機により構成されているので、例えば、アクチュエータ１５ａをシリンダやソレノイド等により構成する場合と比較して、荷重付与装置１５の構造を簡素化すると共に小型化を図ることができる。
【００５４】
また、荷重付与装置１５の構造が複雑な場合には、荷重付与装置１５が大型化し、第１クラッチ１０の大型化を招くところ、荷重付与装置１５の構造を簡素化すると共に小型化を図ることができれば、第１クラッチ１０の小型化を図ることができる。
【００５５】
ピニオン１５ｂは、アクチュエータ１５ａの動力を保持器１４に伝達するための部材であり、図３に示すように、保持器１４の荷重伝達部１４ｂと噛み合う歯車状に形成され、荷重伝達部１４ｂとの間に歯車機構を構成している。
【００５６】
このピニオン１５ｂによりアクチュエータ１５ａの動力が保持器１４に伝達されることで、保持器１４を介してスプラグ１３に荷重が付与される。このように、荷重付与装置１５は、保持器１４を介してスプラグ１３に荷重を付与するので、複数のスプラグ１３に一度に荷重を付与することができ、効率良くスプラグ１３に荷重を付与することができる。
【００５７】
上述したように構成される荷重付与装置１５によれば、リボンスプリング１６の付勢力に抗してスプラグ１３に荷重を付与することで、スプラグ１３を反セルフロック方向へ傾動させて、内輪１１及び外輪１２へのスプラグ１３の係合を強制的に解除することができる。
【００５８】
これにより、内輪１１がスプラグ１３に対してロック方向（図５の矢印Ｒｉ方向）へ回転する場合および外輪１２がスプラグ１３に対してロック方向（図５の矢印Ｒｏ方向）へ回転する場合でも、荷重付与装置１５により内輪１１及び外輪１２へのスプラグ１３の係合を強制的に解除することで、入力軸２からキャリア３ｃへの入力回転の伝達およびキャリア３ｃから入力軸２への回転の伝達が遮断される。
【００５９】
図２に戻って説明する。第２クラッチ２０は、リングギヤ３ｒの回転の規制および解除を行うためのものである。なお、この第２クラッチ２０は、第１クラッチ１０と同様に構成されているため、詳細な説明を省略する。
【００６０】
但し、第１クラッチ１０では、内輪１１が入力軸２と一体に形成されると共に外輪１２がキャリア３ｃと一体に形成されているのに対し、第２クラッチ２０では、内輪１１がリングギヤ３ｒと一体に形成されると共に外輪１２が動力伝達装置１の外郭をなすケース１ａに回転不能に固定されている。
【００６１】
これにより、内輪１１がスプラグ１３に対してロック方向（図５の矢印Ｒｉ方向）へ回転する場合には、内輪１１及び外輪１２にスプラグ１３が係合して、リングギヤＲｇの回転が規制される。一方、内輪１１がスプラグ１３に対してフリー方向（図５の反矢印Ｒｉ方向）へ回転する場合には、内輪１１及び外輪１２へのスプラグ１３の係合が解除され、リングギヤＲｇの回転の規制が解除される。
【００６２】
これに対し、内輪１１がスプラグ１３に対してロック方向へ回転する場合でも、荷重付与装置１５により内輪１１及び外輪１２へのスプラグ１３の係合を強制的に解除することで、リングギヤＲｇの回転の規制が解除される。
【００６３】
第３クラッチ３０は、モータ１２１が逆回転する場合に、モータ１２１からの入力回転を入力軸２からキャリア３ｃに伝達するためのものである。なお、この第３クラッチ３０は、荷重付与装置１５が省略されている以外は第１クラッチ１０と同様に構成されているため、詳細な説明を省略する。
【００６４】
但し、第１クラッチ１０では、モータ１２１が正回転する場合に、内輪１１がスプラグ１３に対してロック方向（図５の矢印Ｒｉ方向）へ回転するが、第２クラッチ２０では、モータ１２１が逆回転する場合に、内輪１１がスプラグ１３に対してロック方向（図５の矢印Ｒｉ方向）へ回転するように構成されている。
【００６５】
これにより、モータ１２１が逆回転する場合には、内輪１１がスプラグ１３に対してロック方向（図５の矢印Ｒｉ方向）へ回転することで、内輪１１及び外輪１２にスプラグ１３が係合して、モータ１２１からの入力回転が入力軸２からキャリア３ｃに伝達される。一方、モータ１２１が正回転する場合には、内輪１１がスプラグ１３に対してフリー方向（図５の反矢印Ｒｉ方向）へ回転することで、内輪１１及び外輪１２へのスプラグ１３の係合が解除され、入力軸２からキャリア３ｃへの入力回転の伝達が遮断される。
【００６６】
また、外輪１２がスプラグ１３に対してロック方向（図５の矢印Ｒｏ方向）へ回転する場合には、内輪１１及び外輪１２にスプラグ１３が係合して、キャリア３ｃから入力軸２に回転が伝達される。一方、外輪１２がスプラグ１３に対してフリー方向（図５の反矢印Ｒｏ方向）へ回転する場合には、内輪１１及び外輪１２へのスプラグ１３の係合が解除され、キャリア３ｃから入力軸２への回転の伝達が遮断される。
【００６７】
次いで、図６から図９を参照して、上述したように構成される動力伝達装置１の作動状態について説明する。図６から図９は、動力伝達装置１の内部構造を模式的に示した模式図である。なお、図６から図９において、（ａ）は、内部構造の側面視を模式的に示しており、（ｂ）は、内部構造の正面視を模式的に示している。
【００６８】
ここで、図６から図９では、理解を容易とするために、動力の伝達経路を矢印Ｐで示している。また、図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）及び図９（ｂ）では、第１クラッチ１０、第２クラッチ２０及び第３クラッチ３０の各内輪１１及び外輪１２の回転方向を矢印Ｒ，Ｆで示しており、矢印Ｒは回転方向がスプラグ１３に対してロック方向であることを、矢印Ｆは回転方向がスプラグ１３に対してフリー方向であることを、それぞれ表すと共に、矢印Ｒ，Ｆの大きさは回転速度の大きさを表している。
【００６９】
まず、図６及び図７を参照して、車両１００の前進時における動力伝達装置１の作動状態について説明する。図６に示すように、車両１００の前進時には、モータ１２１が正回転することで、第１クラッチ１０の内輪１１がロック方向へ回転すると共に第３クラッチ３０の内輪１１がフリー方向へ回転する。
【００７０】
ここで、第１クラッチ１０の荷重付与装置１５を作動させた場合には、内輪１１及び外輪１２へのスプラグ１３の係合が解除されることで、内輪１１がロック方向へ回転している状態にあっても、入力軸２からキャリア３ａへの入力回転の伝達が遮断される。
【００７１】
一方、遊星歯車装置３では、サンギヤ３ｓが回転することで、サンギヤ３ｓの回転がプラネタリギヤ３ｐに伝達されると共にプラネタリギヤ３ｐを介してリングギヤ３ｒに伝達される。この場合、リングギヤ３ｒが回転することで、第２クラッチ２０の内輪１１がロック方向へ回転し、リングギヤ３ｒの回転が規制される。これにより、サンギヤ３ｓに伝達された入力回転がプラネタリギヤ３ｐにより減速されキャリア３ｃを介して出力軸４に伝達される。
【００７２】
また、この場合には、キャリア３ｃから第１クラッチ１０の外輪１２にフリー方向への回転が入力されるが、第１クラッチ１０では内輪１１の回転速度が外輪１２の回転速度よりも速いため、相対的に内輪１１がロック方向へ回転している状態と等しくなる。よって、第１クラッチ１０の荷重付与装置１５を作動させて内輪１１及び外輪１２へのスプラグ１３の係合を強制的に解除することで、入力軸２からキャリア３ｃへの入力回転の伝達は遮断される。
【００７３】
これに対し、図７に示すように、第１クラッチ１０の荷重付与装置１５を非作動とした場合には、内輪１１及び外輪１２にスプラグ１３が係合することで、モータ１２１からの入力回転が入力軸２からキャリア３ｃに伝達される。
【００７４】
また、遊星歯車装置３では、入力回転が入力軸２からサンギヤ３ｓに伝達されると共に第１クラッチ１０により入力回転が入力軸２からキャリア３ｃに伝達されるので、サンギヤ３ｓとキャリア３ｃとが一体回転する。この場合には、ピニオンギヤ３ｐ及びリングギヤ３ｒも一体回転する。よって、第２クラッチ２０の内輪１１はフリー方向への回転となり、キャリア３ｃから出力軸４への入力回転の伝達に影響を与えない。
【００７５】
次いで、図８を参照して、車両１００のコースト走行時（惰性走行時）における動力伝達装置１の作動状態について説明する。図８に示すように、車両１００のコースト走行時には、キャリア３ｃが回転することで、第１クラッチ１０の外輪１２がフリー方向へ回転すると共に第３クラッチ３０の外輪１２がロック方向へ回転する。よって、第３クラッチ３０によりキャリア３ｃから入力軸２に回転が伝達される。
【００７６】
また、遊星歯車装置３では、第３クラッチ３０の内輪１１とサンギヤ３ｓとが一体に形成されているので、サンギヤ３ｓとキャリア３ｃとが一体回転する。この場合には、ピニオンギヤ３ｐ及びリングギヤ３ｒも一体回転する。よって、第２クラッチ２０の内輪１１はフリー方向への回転となり、キャリア３ｃから入力軸２への回転の伝達に影響を与えない。
【００７７】
よって、車両１００のコースト走行時には、入力軸２が回転することで、モータ１２１を発電機として機能させることができる。これにより、モータ１２１により発電した電力を電源に回生することで、省エネルギー化を図ることができる。
【００７８】
次いで、図９を参照して、車両１００の後進時における動力伝達装置１の作動状態について説明する。図９に示すように、車両１００の後進時には、モータ１２１が逆回転することで、第１クラッチ１０の内輪１１がフリー方向へ回転すると共に第３クラッチ３０の内輪１１がロック方向へ回転する。よって、モータ１２１からの入力回転が第３クラッチ３０により入力軸２からキャリア３ｃに伝達される。
【００７９】
また、遊星歯車装置３では、入力回転が入力軸２からサンギヤ３ｓに伝達されると共に第３クラッチ３０により入力回転が入力軸２からキャリア３ｃに伝達されるので、サンギヤ３ｓとキャリア３ｃとが一体回転する。この場合には、ピニオンギヤ３ｐ及びリングギヤ３ｒも一体回転する。よって、リングギヤ３ｒから第２クラッチ２０の内輪１１にロック方向への回転が入力される。よって、第２クラッチ２０の荷重付与装置１５を作動させて内輪１１及び外輪１２へのスプラグ１３の係合を強制的に解除することで、内輪１１にロック方向への回転が入力されている状態にあっても、リングギヤ３ｒの回転の規制が解除される。これにより、キャリア３ｃに伝達された入力回転が速度一定のままで出力軸４に伝達される。
【００８０】
以上説明したように、動力伝達装置１によれば、車両１００の前進時においてモータ１２１からの入力回転を等速および減速の２段に変速できるので、低速から高速までの幅広い車速範囲においてモータ１２１を効率の良い回転域で使用することが可能となり、モータ１２１の動力を効率良く伝達することができる。
【００８１】
また、幅広い車速範囲においてモータ１２１を効率の良い回転域で使用することが可能となれば、高出力のモータを必要とせず、その分、モータの高出力化に伴う装置の大型化を回避して、小型化を図ることができる。
【００８２】
また、従来のように多板クラッチを断続させて入力回転を変速する構成と比較して、多板クラッチを断続させるための油圧システムを必要とせず、構造を簡素化すると共に小型化を図ることができる。更に、多板クラッチを断続させて入力回転を変速する構成の場合には、多板クラッチの接続時に熱エネルギーが放出され、エネルギー損失が生じるところ、多板クラッチを不要として、エネルギー損失を防止することができる。
【００８３】
また、第１クラッチ１０は、スプラグ１３の傾動により入力回転の伝達および遮断の切り替えを行うので、スプラグ１３を移動させて切り替えを行う構成と比較して、スプラグ１３の動作量を小さくできる分、切り替えに要する時間を短縮でき、切り替えを素早く行うことができる。更に、切り替えを素早く行うことができれば、入力回転が遮断された状態から伝達されるまでの間に内輪１１と外輪１２とが空転することもなく、回転伝達時の衝撃を防止することができる。
【００８４】
また、動力伝達装置１によれば、第１クラッチ１０の荷重付与装置１５の作動および非作動を切り替えることで、複雑な制御を必要とせずに入力回転を変速できる。よって、従来のように、２つの多板クラッチを断続させて入力回転を変速する構成と比較して、動力の伝達に途切れのないスムーズな変速を実現できると共に、遊星歯車装置３の二重噛み合いも防止することができる。
【００８５】
また、動力伝達装置１によれば、出力軸４が正回転するように出力軸４に逆動力が入力される場合に、逆動力をキャリア３ｃから入力軸２に伝達する第３クラッチ３０を備えているので、第１クラッチ１０の荷重付与装置１５の作動および非作動を切り替えなくとも、モータ１２１の動力を出力軸４に伝達する動力伝達状態と、出力軸４に入力される逆動力をモータ１２１に伝達する動力伝達状態とを切り替えることができる。よって、第１クラッチ１０の荷重付与装置１５を切り替える制御を不要にできると共に、動力伝達状態切り替え時のショックを防止することができる。
【００８６】
更に、出力軸４が逆回転するように出力軸４に逆動力が入力される場合に、遊星歯車装置３を二重噛み合いさせることができる。よって、例えば、車両１００が登坂停止している場合に、サイドブレーキを作動させたり必要な駆動力が得られるようにモータ１２１を制御しなくとも、車両１００の後退を防止することができる。また、車両１００が登坂停止した状態から前進する場合には、モータ１２１を駆動するのみで発進することができる。
【００８７】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００８８】
上記実施の形態では、動力伝達装置１が車両１００のリヤユニット１２０に組み込まれる場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、他の車両（機関車、旅客車、貨物車および特殊車など）の走行装置、作業装置および工作機械などの動力伝達装置に組み込むことは当然可能である。
【００８９】
上記実施の形態では、アクチュエータ１５ａが電動機（交流電動機または直流電動機）により構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の動力源を採用することは当然可能である。他の動力源としては、例えば、直流電動機、油圧モータ、空気圧シリンダ、油圧シリンダ、交流ソレノイド及び直流ソレノイド等が例示される。
【００９０】
ここで、アクチュエータ１５ａをソレノイドにより構成する場合には、歯車機構などによりスプラグ１３に荷重を付与する場合に限られず、例えば、電磁力を利用してスプラグ１３に荷重を付与するように構成しても良い。
【００９１】
上記実施の形態では説明を省略したが、車両１００の前進時において第１クラッチ１０の荷重付与装置１５を非作動とした場合に、第２クラッチ２０の荷重付与装置１５を作動させて内輪１１及び外輪１２へのスプラグ１３の係合を強制的に解除しても良い。
【００９２】
同様に、車両１００のコースト走行時に、第１クラッチ１０及び第２クラッチ２０の荷重付与装置１５を作動させて各内輪１１及び外輪１２へのスプラグ１３の係合を強制的に解除しても良い。
【符号の説明】
【００９３】
１              動力伝達装置
２              入力軸
３              遊星歯車装置
３ｓ            サンギヤ（遊星歯車装置の一部）
３ｐ            プラネタリギヤ（遊星歯車装置の一部）
３ｒ            リングギヤ（遊星歯車装置の一部）
３ｃ            キャリア（遊星歯車装置の一部）
４              出力軸
１０            第１クラッチ
１１            内輪
１１ａ          外周面
１２            外輪
１２ａ          内周面
１３            スプラグ
１３ａ，１３ｂ  係合面
１４            保持器
１５            荷重付与装置
１６            リボンスプリング（付勢部材）
２０            第２クラッチ
３０            第３クラッチ
１２１          モータ
【図１】
2010216597.tif 000003
【図２】
2010216597.tif 000004
【図３】
2010216597.tif 000005
【図４】
2010216597.tif 000006
【図５】
2010216597.tif 000007
【図６】
2010216597.tif 000008
【図７】
2010216597.tif 000009
【図８】
2010216597.tif 000010
【図９】
2010216597.tif 000011