(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪を駆動する駆動源としてのモータ・ジェネレータと、前記駆動輪に連結された出力部とを備え、前記モータ・ジェネレータの回転を変速して前記出力部へ伝達可能な車両の駆動装置において、
前記モータ・ジェネレータと前記出力部との間に設けられ、同一回転方向の入力に対して前記出力部へ出力される回転の方向が互いに反対向きとなり、かつ減速比が互いに異なる２つの伝達経路と、
前記２つの伝達経路のいずれか一方の伝達経路に設けられて、前記モータ・ジェネレータ及び前記出力部がともに正回転する場合に前記モータ・ジェネレータから前記出力部へ向かう正方向の動力伝達を許容する一方で前記正方向と逆向きの逆方向の動力伝達を阻止し、前記モータ・ジェネレータが逆回転し前記出力部が正回転する場合に前記正方向及び前記逆方向の両方向の動力伝達を阻止するワンウエイクラッチと、
前記２つの伝達経路のいずれか他方の伝達経路に設けられて、前記モータ・ジェネレータが逆回転し前記出力部が正回転する場合に前記正方向及び前記逆方向の動力伝達を許容し、かつ前記モータ・ジェネレータ及び前記出力部がともに正回転する場合に前記正方向及び前記逆方向の両方向の動力伝達を阻止するツーウエイクラッチと、
を備えることを特徴とする車両の駆動装置。
【請求項２】
前記他方の伝達経路の減速比が前記一方の伝達経路の減速比に比べて小さい請求項１に
記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の回転方向を切り替えることにより変速を行う駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータで出力軸を回転駆動する装置において、電動モータの回転方向を切り替えることにより変速を行うことが可能な装置が知られている。例えば、電動モータと出力軸との間に、減速比が互いに異なるとともに一方は出力軸が電動モータと同じ方向に回転し、他方は出力軸が電動モータと異なる方向に回転するように動力を伝達する２つのギア列を設ける。そして、電動モータの回転方向に応じて各ギア列に設けたワンウエイクラッチでこれらギア列を選択的に切り替えることにより変速を行う装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−５０４１４号公報
【特許文献２】特開２００９−２３３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置は、電動モータと出力軸との間に２つのワンウエイクラッチが介在しているので動力伝達が可能な方向が電動モータから出力軸へ向かう方向に限られており、その反対方向、即ち出力軸から電動モータへ向かう方向への動力伝達は不可能である。そのため、例えば、この装置を車両の駆動装置として用いた場合、出力軸から入力される動力を利用して電動モータで回生を行うことができない。従って、こうした回生を行うようにするためには回生に用いるための伝達経路を追加しなければならないので装置が大型化するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、装置の大型化を抑制しつつ回生が可能な駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の駆動装置は、駆動輪を駆動する駆動源としてのモータ・ジェネレータと、前記駆動輪に連結された出力部とを備え、前記モータ・ジェネレータの回転を変速して前記出力部へ伝達可能な車両の駆動装置において、前記モータ・ジェネレータと前記出力部との間に設けられ、同一回転方向の入力に対して前記出力部へ出力される回転の方向が互いに反対向きとなり、かつ減速比が互いに異なる２つの伝達経路と、前記２つの伝達経路のいずれか一方の伝達経路に設けられて、前記モータ・ジェネレータ及び前記出力部がともに正回転する場合に前記モータ・ジェネレータから前記出力部へ向かう正方向の動力伝達を許容する一方で前記正方向と逆向きの逆方向の動力伝達を阻止し、前記モータ・ジェネレータが逆回転し前記出力部が正回転する場合に前記正方向及び前記逆方向の両方向の動力伝達を阻止するワンウエイクラッチと、前記２つの伝達経路のいずれか他方の伝達経路に設けられて、前記モータ・ジェネレータが逆回転し前記出力部が正回転する場合に前記正方向及び前記逆方向の動力伝達を許容し、かつ前記モータ・ジェネレータ及び前記出力部がともに正回転する場合に前記正方向及び前記逆方向の両方向の動力伝達を阻止するツーウエイクラッチと、を備えるものである（請求項１）。
【０００７】
この駆動装置によれば、モータ・ジェネレータが正回転した場合にはワンウエイクラッチが設けられた側の伝達経路を通じてモータ・ジェネレータの動力が出力部へ伝達されて出力部が正回転する。一方、モータ・ジェネレータが逆回転した場合にはツーウエイクラッチが設けられた側の伝達経路を通じてモータ・ジェネレータの動力が出力部へ伝達されて出力部が正回転する。これにより、モータ・ジェネレータの回転方向を切り替えることにより、減速比を切り替えて出力部を正回転させることができる。出力部の減速した場合には、ツーウエイクラッチが設けられた側の伝達経路によって出力部からモータ・ジェネレータ側へ逆方向に動力が伝達されるので、モータ・ジェネレータによる回生が可能となる。従って、回生用の伝達経路を追加することなく回生が可能となるので、装置の大型化を抑制しつつ回生可能となる。
【０００８】
本発明の駆動装置の一態様においては、前記他方の伝達経路の減速比が前記一方の伝達経路の減速比に比べて小さくてもよい（請求項２）。この態様によれば、ツーウエイクラッチ側の伝達経路の減速比がワンウエイクラッチ側の伝達経路よりも小さいので、ツーウエイクラッチの出力側が入力側よりも高速回転しツーウエイクラッチ側の動力伝達が遮断される。従って、２つのクラッチが共に係合する干渉を回避しつつ減速時に回生できる。なお、本件における減速比とは、各伝達経路においてモータ・ジェネレータ側が１回転した場合における出力部側の回転数のことを意味する。
【発明の効果】
【０００９】
以上に説明したように、本発明の駆動装置によれば、モータ・ジェネレータの回転方向を切り替えることにより減速比の切り替えができるとともに、回生用の経路を追加する必要がないので、装置の大型化を抑制しつつ回生可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一形態に係る駆動装置が組み込まれた車両の要部を模式的に示す図。
【図２】ツーウエイクラッチの構造を示す説明図。
【図３】ツーウエイクラッチの保持器が左回りに移動した状態を示した図。
【図４】ツーウエイクラッチの保持器が右回りに移動した状態を示した図。
【図５】駆動装置の各駆動モードにおけるモータ・ジェネレータの回転方向、ワンウエイクラッチの状態、及びツーウエイクラッチの状態を示す図。
【図６】本発明の駆動装置が搭載されたパラレル式ハイブリッド車両の要部を模式的に示した図。
【図７】本発明の駆動装置が搭載されたシリーズ式ハイブリッド車両の要部を模式的に示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の一形態に係る駆動装置が組み込まれた車両の要部を模式的に示している。駆動装置１０は、モータ・ジェネレータ１１を動力源として備え、このモータ・ジェネレータ１１で車両１Ａの駆動輪２を駆動する。駆動装置１０が車両１Ａに搭載されることにより、その車両１Ａは電気自動車として構成される。モータ・ジェネレータ１１は、電動機及び発電機として機能する周知のものであり、ロータ軸１１ａと一体回転するロータ１１ｂと、ロータ１１ｂの外周に同軸に配置されて不図示のケースに固定されたステータ１１ｃとを備えている。
【００１２】
駆動装置１０は、モータ・ジェネレータ１１の動力を伝達する動力伝達経路を構成する第１ギア列Ｇ１及び第２ギア列Ｇ２を有している。第１ギア列Ｇ１は、本発明の一方の伝達経路に相当する。第１ギア列Ｇ１は、第１ドライブギア１２と、第１中間ギア１３と、第１出力ギア１４とを備えている。第１ドライブギア１２は、ロータ軸１１ａに相対回転可能に支持されるとともに、ワンウエイクラッチ１５を介してロータ軸１１ａと接続されている。第１中間ギア１３は、自転可能かつ第１ドライブギア１２と噛み合うように不図示のケースに支持されている。第１出力ギア１４は、第１中間ギア１３と噛み合うように駆動輪２に連結された出力部としてのディファレンシャル機構３のケース３ａに固定されている。ワンウエイクラッチ１５は、ロータ軸１１ａが所定の正転方向に正回転し、かつロータ軸１１ａの回転速度（回転数）が第１ドライブギア１２の回転速度以上の場合に係合状態に切り替わり、ロータ軸１１ａが正転方向とは逆の逆転方向に逆回転している場合又はロータ軸１１ａの回転速度が第１ドライブギア１２の回転速度未満の場合には解放状態に切り替わるように構成されている。そのため、ワンウエイクラッチ１５は、モータ・ジェネレータ１１及びディファレンシャル機構３のケース３ａがともに正回転する場合にモータ・ジェネレータ１１からケース３ａに向かう正方向の動力伝達を許容する一方でその正方向と逆向きの逆方向の動力伝達を阻止し、モータ・ジェネレータ１１が逆回転しケース３ａが正回転する場合に正方向及び逆方向の両方向の動力伝達を阻止する。第１ギア列Ｇ１は３枚のギア１２、１３、１４を有するので、モータ・ジェネレータ１１が正方向に回転する場合がディファレンシャル機構３のケース３ａも正回転する。
【００１３】
第２ギア列Ｇ２は、第２ドライブギア１６と、第２中間ギア１７と、第３中間ギア１８と、第２出力ギア１９とを備えている。第２ドライブギア１６は、ロータ軸１１ａに相対回転可能に支持されるとともにツーウエイクラッチ２０を介してロータ軸１１ａと接続されている。第２中間ギア１７は、自転可能かつ第２ドライブギア１６と噛み合うように不図示のケースに支持されている。第３中間ギア１８は、自転可能かつ第２中間ギア１７と噛み合うように不図示のケースに支持されている。第２出力ギア１９は、第３中間ギア１８と噛み合うようにケース３ａに固定されている。第２ギア列Ｇ２は、ロータ軸１１ａとディファレンシャル機構３との間の減速比が第１ギア列Ｇ１の減速比よりも小さくなるように各ギア間のギア比が設定されている。
【００１４】
ツーウエイクラッチ２０は、モータ・ジェネレータ１１が逆回転しディファレンシャル機構３のケース３ａが正回転する場合に正方向及び逆方向の動力伝達を許容し、かつモータ・ジェネレータ１１及びケース３ａがともに正回転する場合に正方向及び逆方向の両方向の動力伝達を阻止するできる周知のものである。ここで、図２〜図４を参照しながらツーウエイクラッチ２０の構造及び機能を簡単に説明する。これらの図に示すように、ツーウエイクラッチ２０は、回転中心側に配置された入出力軸２０ａと、入出力軸２０ａと同軸にその外側に配置された外輪２０ｂと、入出力軸２０ａと外輪２０ｂとの間に配置されて周方向に並ぶ複数の（図では一つの）カムローラ２０ｃと、カムローラ２０ｃを保持する保持器２０ｄと、保持器２０ｄを正回転方向及び逆回転方向に動作させ得るスイッチング２０ｅとを有している。入出力軸２０ａは多角柱形状に形成されるとともに、外輪２０ｂの内周面は円筒面に形成されている。そして、入出力軸２０ａと外輪２０ｂとの間に形成される隙間Ｓは、入出力軸２０ａの各頂点部分でカムローラ２０ｃの直径よりも狭くかつそれ以外の部分ではカムローラの直径よりも大きくなっている。そのため、スイッチング２０ｅによって保持器２０ｄが図３又は図４のように回転すると、カムローラ２０が隙間Ｓに噛み込んで楔として機能するので入出力軸２０ａと外輪２０ｂとがロックされてこれらの間の動力伝達が可能となる。より具体的に説明すると、図３に示すように、スイッチング２０ｅによって保持器２０ｄが左回りに移動すると、入出力軸２０ａに入力された右回りのトルクは外輪２０ｂに伝達され、外輪２０ｂに右回りのトルクが入力されると空転し、外輪２０ｂに入力された左回りのトルクは入出力軸２０ａに伝達される。反対に、図４に示すように、スイッチング２０ｅによって保持器２０ｄが右回りに移動すると、入出力軸２０ａに入力された左回りのトルクは外輪２０ｂに伝達され、外輪２０ｂに左回りのトルクが入力されると空転し、外輪２０ｂに右回りのトルクは入出力軸２０ａに伝達される。このような機能を持つ
ツーウエイクラッチ２０としては同機能を達成し得る市販品を用いればよい。
【００１５】
この駆動装置１０では、モータ・ジェネレータ１１が正転方向に動作している場合にはワンウエイクラッチ１５が係合状態に切り替わり、かつツーウエイクラッチ２０が解放状態に切り替わるようになっている。そのため、モータ・ジェネレータ１１の動力が第１ギア列Ｇ１を介して駆動輪２に伝達される。以下、このように駆動装置１０を動作させるモードを正転駆動モードと称する。一方、モータ・ジェネレータ１１が逆転方向に動作している場合にはツーウエイクラッチ２０が係合状態に切り替わり、かつワンウエイクラッチ１５が解放状態に切り替わる。そのため、モータ・ジェネレータ１１の動力が第２ギア列Ｇ２を介して駆動輪２に伝達される。以下、このように駆動装置１０を動作させるモードを逆転駆動モードと称する。また、車両１Ａの減速時に、正回転する駆動軸２からの動力は第２ギア列Ｇ２を介してモータ・ジェネレータ１１に伝達されて、モータ・ジェネレータ１１が発電機として機能して回生が行われる。以下、このように駆動装置１０を動作させるモードを回生モードと称する。また、モータ・ジェネレータ１１が発生するトルクを走行抵抗以下とした場合は、各クラッチ１５、２０が解放状態に切り替えられるので、車両１Ａは惰性で走行する。以下、このように駆動装置１０を動作させるモードをフリーランモードと称する。
【００１６】
このように駆動装置１０では、モータ・ジェネレータ１１を正転方向に動作させても逆転方向に動作させても駆動輪２が正転方向に回転する。第１ギア列Ｇ１と第２ギア列Ｇ２とは互いに減速比が異なるのでモータ・ジェネレータ１１の回転方向を切り替えて駆動装置１０のモードを切り替えることにより変速を行うことができる。図５は、上述した各モードにおけるモータ・ジェネレータ１１の回転方向、ワンウエイクラッチ１５の状態、及びツーウエイウエイクラッチ２０の状態をまとめて示している。なお、駆動装置１０では、ツーウエイクラッチ２０を係合状態に切り替えつつモータ・ジェネレータ１１を正転させることにより、駆動輪２を逆転方向に回転させる後退モードも実現可能である。この場合、ツーウエイクラッチ２０が係合状態となることにより、ロータ軸１１ａの回転速度よりも第１ドライブギア１２の回転速度が高くなるのでワンウエイクラッチは解放状態となるため、各クラッチ１５、２０が同時に係合状態となることはない。
【００１７】
以上に説明したように、本発明の駆動装置１０によれば、回生用の伝達経路を追加することなく回生が可能となるので、装置の大型化を抑制しつつ回生可能となる。また、第２ギア列Ｇ２の減速比は第１ギア列Ｇ１の減速比よりも小さいので、ツーウエイクラッチ２０の出力側が入力側よりも高速回転しツーウエイクラッチ２０側の動力伝達が遮断される。従って、２つのクラッチ１５、２０が共に係合する干渉を回避しつつ減速時に回生できる。
【００１８】
本発明の駆動装置は、電気自動車に限定されずパラレル式ハイブリッド車両やシリーズ式ハイブリッド車両に搭載してもよい。図６は本発明の駆動装置が搭載されたパラレル式ハイブリッド車両の要部を模式的に示し、図７は本発明の駆動装置が搭載されたシリーズ式ハイブリッド車両の要部を模式的に示している。なお、図６及び図７において図１と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１９】
図６に示したようにパラレル式ハイブリッド車両１Ｂでは、内燃機関５０と、内燃機関５０の出力を変速する変速機５１とがさらに設けられている。なお、これらはハイブリッド車両に搭載される周知の内燃機関及び変速機であるため、詳細な説明を省略する。この図に示すように変速機５１の出力ギア５１ａは、第１ドライブギア１２と噛み合わされている。そのため、この車両１Ｂでは、モータ・ジェネレータ１１の動力及び内燃機関５０の動力で駆動輪２を駆動可能である。
【００２０】
図７に示したようにシリーズ式ハイブリッド車両１Ｃでは、内燃機関６０と、内燃機関６０にて駆動される発電機６１とがさらに設けられている。発電機６１は、インバータ６２を介してバッテリ２２と電気的に接続されている。なお、これらはハイブリッド車両に搭載される周知の内燃機関、発電機、及びインバータであるため、詳細な説明を省略する。この車両１Ｃでは、内燃機関６０で発電機６１を駆動して発電を行い、その電気をバッテリ２２に充電することができる。そして、そのバッテリ２２に充電した電気で車両１Ｃを駆動することができる。
【００２１】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の駆動装置の適用対象は車両に限定されない。本発明の駆動装置は、電動機を動力源として使用可能な種々の装置や機械に適用してよい。
【００２２】
本発明の駆動装置の各ギア列のギアの個数は３個と４個に限定されない。一方のギア列を介して動力が伝達される場合にはモータ・ジェネレータと駆動輪とが同方向に回転し、他方のギア列を介して動力が伝達される場合にはモータ・ジェネレータと駆動輪とが異なる方向に回転するように一方のギア列が奇数個のギアで構成され、他方のギア列が偶数個のギアで構成されていればよい。また、各ギア列の減速比は、一方のギア列と他方のギア列とで減速比が互いに異なるように設定されていればよい。
【００２３】
各ギア列において各クラッチが設けられる位置は、モータ・ジェネレータのロータ軸と各ギア列の最もモータ・ジェネレータ側のギアとの間に限定されない。ワンウエイクラッチは、ギア列の途中に設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００２４】
３  ディファレンシャル機構
３ａ  ケース（出力部）
１０  駆動装置
１１  モータ・ジェネレータ
１５  ワンウエイクラッチ
２０  ツーウエイクラッチ
Ｇ１  第１ギア列（伝達経路）
Ｇ２  第２ギア列（伝達経路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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