(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からの入力回転を第１減速歯車３及び第２減速歯車５により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の動力を効率良く後輪１０２に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、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
2010107064.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と共に前記モータからの入力回転を減速する第１減速歯車と、その第１減速歯車から前記動力が伝達される出力軸とを備えた動力伝達装置において、
前記入力軸から前記第１減速歯車までの前記動力の伝達経路上に配設され、前記モータが正回転する場合に、前記動力を前記入力軸から前記第１減速歯車に伝達する一方、前記第１減速歯車から前記入力軸への前記動力の伝達を遮断すると共に、前記入力軸から前記第１減速歯車への前記動力の伝達を遮断可能に構成される第１クラッチと、
前記入力軸から前記動力が伝達されると共に前記入力回転を前記第１減速歯車の減速比よりも大きい減速比で減速する第２減速歯車と、
その第２減速歯車から前記動力が伝達されると共に前記動力を前記出力軸に伝達する伝達軸と、
前記第２減速歯車から前記伝達軸までの前記動力の伝達経路上に配設され、前記モータが正回転する場合に、前記動力を前記第２減速歯車から前記伝達軸に伝達する一方、前記伝達軸から第２減速歯車への前記動力の伝達を遮断する第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、前記動力を前記第２減速歯車から前記伝達軸を介して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、前記動力を前記第１減速歯車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】
前記入力軸から前記第１減速歯車までの前記動力の伝達経路上に配設され、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、前記逆動力を前記第１減速歯車から前記入力軸に伝達する第３クラッチを備え、
その第３クラッチは、前記動力を伝達する場合に、前記第１減速歯車から前記入力軸への前記動力の伝達を遮断するものであ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、前記動力を前記入力軸から前記第１減速歯車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、前記伝達軸から前記第２減速歯車への前記動力の伝達を遮断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２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３クラッチにより前記逆動力が前記第１減速歯車から前記入力軸に伝達されると同時に前記第２クラッチにより前記逆動力が前記伝達軸から前記第２減速歯車に伝達されることを特徴とする請求項４記載の動力伝達装置。
【請求項６】
前記第２減速歯車から前記伝達軸までの前記動力の伝達経路上に配設され、前記モータが逆回転する場合に、前記動力を前記第２減速歯車から前記伝達軸に伝達すると共に、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、前記逆動力を前記伝達軸から前記第２減速歯車に伝達する第４クラッチを備え、
前記第１クラッチは、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、前記第１減速歯車から前記入力軸への動力の伝達を遮断すると共に、前記モータが逆回転する場合に、前記第１減速歯車から前記入力軸への前記動力の伝達を遮断可能に構成され、
前記第４クラッチは、前記切替式クラッチにより構成され、前記モータが正回転する場合に、前記伝達軸から前記第２減速歯車への前記動力の伝達を遮断可能に構成されていることを特徴とする請求項１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】Ｋ．Ｋｏｎｄｏ，他２名，「ハイブリッド車用電気式４ＷＤシステムの開発」，ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ，２００２年３月，Ｎｏ．２００２−０１−１０４３
【非特許文献２】Ｍ．Ｉｔｏ，他５名，「高級ＡＷＤ車用ハイブリッドトランスミッションの開発」，ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ，２００７年１０月，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および発明の効果】
【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によれば、モータが正回転する場合に動力を入力軸から第１減速歯車に伝達する一方、第１減速歯車から入力軸への動力の伝達を遮断すると共に、入力軸から第１減速歯車への動力の伝達を遮断可能に構成される第１クラッチを備え、第１クラッチは、内輪および外輪にそれぞれ接する係合面を有するスプラグと、そのスプラグに付勢力を付与して内輪および外輪に係合面が接するようにスプラグを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スプラグに荷重を付与してセルフロック方向とは逆方向であって円周方向の反セルフロック方向へスプラグを傾動させる荷重付与装置とを備えている。これにより、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、入力軸から第１減速歯車への動力の伝達が遮断される。一方で、この場合には、モータの動力が入力軸から第２減速歯車に伝達されることで、第２クラッチにより第２減速歯車から伝達軸に動力が伝達され、伝達軸から出力軸に動力が伝達される。また、この場合には、出力軸に伝達された回転が第１減速歯車に伝達されるが、第２減速歯車の減速比が第１減速歯車の減速比よりも大きい構成にあっても、第１クラッチにより第１減速歯車から入力軸への動力の伝達が遮断される。
【０００９】
よって、第１クラッチの荷重付与装置を作動させた場合には、モータからの入力回転を第２減速歯車により減速して、第１減速歯車よりも大きい減速比で減速することができる。
【００１０】
これに対し、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、入力軸から第１減速歯車に動力が伝達され、第１減速歯車から出力軸に動力が伝達される。また、この場合には、出力軸に伝達された回転が伝達軸に伝達されるが、第２減速歯車の減速比が第１減速歯車の減速比よりも大きく設定されているので、第２クラッチでは、スプラグが反セルフロック方向へ傾動するように内輪および外輪が回転して、伝達軸から第２減速歯車への動力の伝達が遮断される。
【００１１】
よって、第１クラッチの荷重付与装置を非作動とした場合には、モータからの入力回転を第１減速歯車により減速して、第２減速歯車よりも小さい減速比で減速することができる。
【００１２】
このように、本発明における動力伝達装置によれば、モータからの入力回転を第１減速歯車および第２減速歯車により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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
また、第１クラッチは、スプラグの傾動により動力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、動力の伝達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、動力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。
【００１６】
また、第２クラッチは、モータが正回転する場合に、伝達軸から第２減速歯車への動力の伝達を遮断するように構成されているので、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が作動不能になったとしても、入力軸から第１減速歯車への動力の伝達と伝達軸から第２減速歯車への動力の伝達とが同時に行われて、第１減速歯車と第２減速歯車とが二重噛み合いを起こすのを防止することができるという効果がある。
【００１７】
請求項２記載の動力伝達装置によれば、第１クラッチの荷重付与装置を作動させて、動力を第２減速歯車から伝達軸を介して出力軸に伝達する一方、第１クラッチの荷重付与装置を非作動として、動力を第１減速歯車から出力軸に伝達する。これにより、請求項１の効果に加え、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、第１減速歯車および第２減速歯車の二重噛み合いも防止することができる。
【００１８】
請求項３記載の動力伝達装置によれば、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、逆動力を第１減速歯車から入力軸に伝達する第３クラッチを備えているので、請求項１又は２の効果に加え、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。
【００１９】
請求項４記載の動力伝達装置によれば、モータが逆回転している状態では、第３クラッチにより入力軸から第１減速歯車に動力が伝達され、第１減速歯車から出力軸に動力が伝達される。また、この場合には、出力軸に伝達された回転が伝達軸に伝達されるが、第２クラッチにより伝達軸から第２減速歯車への動力の伝達が遮断される。よって、請求項３の効果に加え、モータが逆回転している状態においても、動力を伝達することができるという効果がある。
【００２０】
また、第３クラッチは、入力軸から第１減速歯車までの動力の伝達経路上に配設されているので、モータが正回転している状態において、第１クラッチ及び第２クラッチの荷重付与装置が作動不能になったとしても、入力軸から第１減速歯車への動力の伝達と伝達軸から第２減速歯車への動力の伝達とが同時に行われることなく、第１減速歯車と第２減速歯車との二重噛み合いを防止することができるという効果がある。
【００２１】
請求項５記載の動力伝達装置によれば、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、第２クラッチの荷重付与装置を非作動とすることで、第３クラッチにより逆動力が第１減速歯車から入力軸に伝達されると同時に第２クラッチにより逆動力が伝達軸から第２減速歯車に伝達される。これにより、請求項４の効果に加え、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、第１減速歯車と第２減速歯車と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。
【００２２】
請求項６記載の動力伝達装置によれば、モータが逆回転する場合に、動力を第２減速歯車から伝達軸に伝達すると共に、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、逆動力を伝達軸から第２減速歯車に伝達する第４クラッチを備えているので、請求項１の効果に加え、モータが逆回転する場合および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、第１減速歯車よりも減速比の大きい第２減速歯車により動力および逆動力を伝達することができるという効果がある。
【００２３】
即ち、本発明における動力伝達装置によれば、モータが逆回転する場合には、入力軸から第２減速歯車に伝達された動力が第４クラッチにより第２減速歯車から伝達軸に伝達され、伝達軸から出力軸に動力が伝達される。また、この場合には、出力軸に伝達された回転が第１減速歯車に伝達されるが、第１クラッチの荷重付与装置を作動させることで、第１減速歯車から入力軸への動力の伝達が遮断される。
【００２４】
また、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は、逆動力が出力軸から伝達軸に伝達されると共に、伝達軸に伝達された逆動力が第４クラッチにより伝達軸から第２減速歯車に伝達され、第２減速歯車から入力軸に逆動力が伝達される。また、この場合には、出力軸に入力された回転が第１減速歯車に伝達されるが、第１クラッチにより第１減速歯車から入力軸への動力の伝達が遮断される。
【００２５】
このように、本発明における動力伝達装置によれば、モータが逆回転する場合および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、第１減速歯車よりも減速比の大きい第２減速歯車により動力および逆動力を伝達することができるので、より大きい駆動力を得ることができる。また、モータを発電機としてエネルギー回生する場合には、効率良くエネルギーを回生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１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。
【図１０】第２実施の形態における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１１】第２実施の形態における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１２】第２実施の形態における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１３】第２実施の形態における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１４】第２実施の形態における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】
【００２７】
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、本発明の第１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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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第１減速歯車３と、その第１減速歯車３から動力が伝達される出力軸４と、入力軸２から第１減速歯車３までの動力の伝達経路上に配設される第１クラッチ１０と、入力軸２から動力が伝達される第２減速歯車５と、その第２減速歯車５から動力が伝達される伝達軸６と、第２減速歯車５から伝達軸６までの動力の伝達経路上に配設される第２クラッチ２０と、入力軸２から第１減速歯車３までの動力の伝達経路上に配設される第３クラッチ３０とを主に備えて構成されている。
【００３５】
但し、本実施の形態では、図２に示すように、第１減速歯車３に伝達された動力がデファレンシャル装置７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。
【００３６】
なお、デファレンシャル装置７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。
【００３７】
第１減速歯車３は、モータ１２１からの入力回転を減速する歯車対であり、図２に示すように、入力軸２から伝達された動力により駆動される駆動歯車３ａと、その駆動歯車３ａにより従動駆動される被動歯車３ｂとにより構成され、その減速比はＤｈに設定されている。
【００３８】
なお、本実施の形態では、図２に示すように、被動歯車３ｂとデファレンシャル装置７との間に減速歯車が構成されており、被動歯車３ｂからデファレンシャル装置７に動力が伝達される際にも、モータ１２１からの入力回転が所定の減速比で減速されるように構成されている。
【００３９】
第１クラッチ１０は、入力軸２と第１減速歯車３との間の動力の伝達および遮断を行うためのものであり、モータ１２１が正回転する場合に、入力軸２から第１減速歯車３に動力を伝達する一方、第１減速歯車３から入力軸２への動力の伝達を遮断すると共に、入力軸２から第１減速歯車３への動力の伝達を遮断可能に構成されている。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
内輪１１は、動力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。
【００４３】
外輪１２は、内輪１１と共に動力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、第１減速歯車３の駆動歯車３ａ（図２参照）と一体に形成されている。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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には、内輪１１及び外輪１２にスプラグ１３が係合する。
【００４９】
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、外輪１２との相対回転で外輪１２側からみて、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、入力軸２から第１減速歯車３に動力が伝達される。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、外輪１２との相対回転で外輪１２側からみて、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から第１減速歯車３への動力の伝達が遮断される。
【００５０】
また、外輪１２がスプラグ１３に対して、内輪１１との相対回転で内輪１１側からみて、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、第１減速歯車３から入力軸２に動力が伝達される。一方、外輪１２がスプラグ１３に対して、内輪１１との相対回転で内輪１１側からみて、図５の反矢印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、第１減速歯車３から入力軸２への動力の伝達が遮断される。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
これにより、内輪１１がスプラグ１３に対して、外輪１２との相対回転で外輪１２側からみてロック方向（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、内輪１１との相対回転で内輪１１側からみてロック方向（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から第１減速歯車３への動力の伝達および第１減速歯車３から入力軸２への動力の伝達を遮断することができる。
【００６２】
図２に戻って説明する。第２減速歯車５は、モータ１２１からの入力回転を第１減速歯車３とは異なる減速比で減速する歯車対であり、図２に示すように、入力軸２から伝達された動力により駆動される駆動歯車５ａと、その駆動歯車５ａにより従動駆動される被動歯車５ｂとにより構成され、その減速比はＤｌに設定されている。
【００６３】
ここで、第１減速歯車３の減速比Ｄｈは、第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されており（Ｄｈ＜Ｄｌ）、モータ１２１からの入力回転を第１減速歯車３により減速する場合には、第２減速歯車５により減速する場合よりも小さい減速比で減速するように構成されている。
【００６４】
伝達軸６は、第２減速歯車５に伝達された動力を出力軸４に伝達するものであり、図２に示すように、第１減速歯車３の被動歯車３ｂと一体に形成され、被動歯車３ｂからデファレンシャル装置７を介して出力軸４に動力を伝達するように構成されている。
【００６５】
第２クラッチ２０は、第２減速歯車５と伝達軸６との間の動力の伝達および遮断を行うための装置であり、モータ１２１が正回転する場合に、動力を第２減速歯車５から伝達軸６に伝達する一方、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達を遮断すると共に、モータ１２１が逆回転する場合に、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達を遮断可能に構成されている。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。
【００６６】
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が第１減速歯車３の駆動歯車３ａ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が伝達軸６と一体に形成されると共に外輪１２が第２減速歯車５の被動歯車５ｂと一体に形成されている。
【００６７】
これにより、外輪１２がスプラグ１３に対して、内輪１１との相対回転で内輪１１側からみて、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、第２減速歯車５から伝達軸６に動力が伝達される。一方、外輪１２がスプラグ１３に対して、内輪１１との相対回転で内輪１１側からみて、図５の反矢印Ｒｏ方向（以下「フリー方向」と称す）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、第２減速歯車５から伝達軸６への動力の伝達が遮断される。
【００６８】
また、内輪１１がスプラグ１３に対して、外輪１２との相対回転で外輪１２側からみて、図５の矢印Ｒｉ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、伝達軸６から第２減速歯車５に動力が伝達される。一方、内輪１１がスプラグ１３に対して、外輪１２との相対回転で外輪１２側からみて、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、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達が遮断される。
【００６９】
これに対し、外輪１２がスプラグ１３に対して、内輪１１との相対回転で内輪１１側からみてロック方向へ回転する場合、および、内輪１１がスプラグ１３に対して、外輪１２との相対回転で外輪１２側からみて、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、第２減速歯車５から伝達軸６への動力の伝達および伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達を遮断することができる。
【００７０】
第３クラッチ３０は、入力軸２と第１減速歯車３との間の動力の伝達および遮断を行うためのものであり、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、逆動力を第１減速歯車３から入力軸２に伝達すると共に、モータ１２１が逆回転する場合に、入力軸２から第１減速歯車３に動力を伝達可能に構成されている。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。
【００７１】
よって、内輪１１がスプラグ１３に対して、外輪１２との相対回転で外輪１２側からみて、図５の矢印Ｒｉ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、入力軸２から第１減速歯車３に動力が伝達される。一方、内輪１１がスプラグ１３に対して、外輪１２との相対回転で外輪１２側からみて、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、入力軸２から第１減速歯車３への動力の伝達が遮断される。
【００７２】
また、外輪１２がスプラグ１３に対して、内輪１１との相対回転で内輪１１側からみて、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、第１減速歯車３から入力軸２に動力が伝達される。一方、外輪１２がスプラグ１３に対して、内輪１１との相対回転で内輪１１側からみて、図５の反矢印Ｒｏ方向（以下「フリー方向」と称す）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、第１減速歯車３から入力軸２への動力の伝達が遮断される。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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から第１減速歯車３への動力の伝達が遮断される。
【００７７】
一方で、この場合には、モータ１２１の動力が入力軸２から第２減速歯車５に伝達されることで、第２クラッチ２０の外輪１２がロック方向へ回転する。その結果、第２クラッチ２０により第２減速歯車５から伝達軸６に動力が伝達され、第１減速歯車３の被動歯車３ｂからデファレンシャル装置７を介して出力軸４に動力が伝達される。
【００７８】
また、この場合には、被動歯車３ｂに伝達された回転が駆動歯車３ａに伝達されることで、第１クラッチ１０の外輪１２がフリー方向へ回転する。ここで、内輪１１及び外輪１２へのスプラグ１３の係合および解除は、内輪１１と外輪１２との回転速度差で決定されるため、この場合には、第１減速歯車３の減速比Ｄｈが第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されている分、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くなり、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。しかしながら、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した状態にあるので、第１減速歯車３から入力軸２への動力の伝達は遮断される。
【００７９】
このように、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、モータ１２１からの入力回転を第２減速歯車５により減速して、第１減速歯車３よりも大きい減速比で減速することができる。
【００８０】
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、入力軸２から第１減速歯車３に動力が伝達され、デファレンシャル装置７を介して出力軸４に動力が伝達される。
【００８１】
また、この場合には、第１減速歯車３に伝達された回転が被動歯車３ｂから伝達軸６に伝達されることで、第２クラッチ２０の内輪１１がフリー方向へ回転する。しかしながら、その回転方向はフリー方向であるため、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達は遮断される。
【００８２】
一方で、この場合には、モータ１２１の動力が入力軸２から第２減速歯車５に伝達されることで、第２クラッチ２０の外輪１２がロック方向へ回転する。しかしながら、第１減速歯車３の減速比Ｄｈは第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されているので（Ｄｈ＜Ｄｌ）、第２クラッチ２０の外輪１２がロック方向へ回転している状態にあっても、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達は遮断される。
【００８３】
即ち、第１減速歯車３の減速比Ｄｈが第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されている分、第２クラッチ２０では内輪１１の回転速度が外輪１２の回転速度よりも速くなり、相対的に内輪１１がフリー方向へ回転している状態と等しくなる。よって、第２減速歯車５から伝達軸６への動力の伝達は遮断される。
【００８４】
このように、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、モータ１２１からの入力回転を第１減速歯車３により減速して、第２減速歯車５よりも小さい減速比で減速することができる。
【００８５】
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、出力軸４から逆動力が入力されることで、デファレンシャル装置７を介して第１減速歯車３に動力が伝達され、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。その結果、第３クラッチ３０により第１減速歯車３から入力軸２に動力が伝達される。
【００８６】
一方で、この場合には、第１減速歯車３の被動歯車３ｂから伝達軸６に回転が伝達されることで、第２クラッチ２０の内輪１１がフリー方向へ回転する。しかしながら、その回転方向はフリー方向であるため、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達が遮断される。
【００８７】
また、この場合には、入力軸２に動力が伝達されることで、第２減速歯車５に回転が伝達され、第２クラッチ２０の外輪１２がロック方向へ回転する。しかしながら、第１減速歯車３の減速比Ｄｈは第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されているので（Ｄｈ＜Ｄｌ）、第２クラッチ２０の外輪１２がロック方向へ回転している状態にあっても、第２減速歯車５から伝達軸６への動力の伝達は遮断される。
【００８８】
即ち、第１減速歯車３の減速比Ｄｈが第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されている分、第２クラッチ２０では内輪１１の回転速度が外輪１２の回転速度よりも速くなり、相対的に内輪１１がフリー方向へ回転している状態と等しくなる。よって、第２減速歯車５から伝達軸６への動力の伝達は遮断される。
【００８９】
このように、車両１００のコースト走行時には、出力軸４から入力される動力によりモータ１２１を発電機として機能させて、モータ１２１により発電した電力を電源に回生することができる。これにより、省エネルギー化を図ることができる。
【００９０】
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。その結果、第３クラッチ３０により入力軸２から第１減速歯車３に動力が伝達され、デファレンシャル装置７から出力軸４に動力が伝達される。
【００９１】
一方で、この場合には、モータ１２１の回転が入力軸２から第２減速歯車５に伝達されることで、第２クラッチ２０の外輪１２がフリー方向へ回転する。また、この場合には、第１減速歯車３に伝達された回転が被動歯車３ｂから伝達軸６に伝達されることで、第２クラッチ２０の内輪１１がロック方向へ回転する。この場合には、第１減速歯車３の減速比Ｄｈが第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されている分、第２クラッチ２０では内輪１１の回転速度が外輪１２の回転速度よりも速くなり、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、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達を遮断することができる。
【００９２】
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からの入力回転を第１減速歯車３及び第２減速歯車５により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の動力を効率良く後輪１０２に伝達することができる。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
また、第１クラッチ１０、第２クラッチ２０及び第３クラッチ３０は、スプラグ１３の傾動により動力の伝達および遮断の切り替えを行うので、スプラグ１３の移動により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、動力の伝達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、動力伝達時の衝撃を防止することができる。
【００９６】
また、第２クラッチ２０は、モータ１２１が正回転する場合に、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達を遮断するように構成されると共に、第３クラッチ３０は、入力軸２から第１減速歯車３までの動力の伝達経路上に配設されているので、モータ１２１が正回転している状態において、荷重付与装置１５に電力を供給する電気回路に異常（断線またはショートなど）が生じ、第１クラッチ１０及び第２クラッチ２０の荷重付与装置１５が作動不能になったとしても、入力軸２から第１減速歯車３への動力の伝達と伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達とが同時に行われることなく、第１減速歯車３と第２減速歯車５との二重噛み合いを防止することができる。
【００９７】
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、第１減速歯車３及び第２減速歯車５の二重噛み合いも防止することができる。
【００９８】
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、逆動力を第１減速歯車３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。
【００９９】
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、第１減速歯車３と第２減速歯車５と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。
【０１００】
次いで、図１０を参照して、第２実施の形態における動力伝達装置２０１ついて説明する。図１０は、第２実施の形態における動力伝達装置２０１の内部構造を模式的に示した模式図である。なお、図１０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。以下、第１実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１０１】
第２実施の形態における動力伝達装置２０１は、図１０に示すように、入力軸２と、第１減速歯車３と、出力軸４と、第１クラッチ１０と、第２減速歯車５と、伝達軸６と、第２減速歯車５から伝達軸６までの動力の伝達経路上に配設される第２クラッチ２２０及び第４クラッチ２４０とを主に備えて構成されている。
【０１０２】
第２クラッチ２２０は、第２減速歯車５と伝達軸６との間の動力の伝達および遮断を行うためのものであり、モータ１２１が正回転する場合に、動力を第２減速歯車５から伝達軸６に伝達する一方、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達を遮断可能に構成されている。なお、この第２クラッチ２２０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。
【０１０３】
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が第１減速歯車３の駆動歯車３ａと一体に形成されているのに対し、第２クラッチ２２０では、内輪１１が伝達軸６と一体に形成されると共に外輪１２が第２減速歯車５の被動歯車５ｂと一体に形成されている。
【０１０４】
これにより、外輪１２がスプラグ１３に対して、内輪１１との相対回転で内輪１１側からみて、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、第２減速歯車５から伝達軸６に動力が伝達される。一方、外輪１２がスプラグ１３に対して、内輪１１との相対回転で内輪１１側からみて、図５の反矢印Ｒｏ方向（以下「フリー方向」と称す）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、第２減速歯車５から伝達軸６への動力の伝達が遮断される。
【０１０５】
また、内輪１１がスプラグ１３に対して、外輪１２との相対回転で外輪１２側からみて、図５の矢印Ｒｉ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、伝達軸６から第２減速歯車５に動力が伝達される。一方、内輪１１がスプラグ１３に対して、外輪１２との相対回転で外輪１２側からみて、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、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達が遮断される。
【０１０６】
第４クラッチ２４０は、第２減速歯車５と伝達軸６との間の動力の伝達および遮断を行うための装置であり、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、逆動力を伝達軸４から第２減速歯車５に伝達すると共に、モータ１２１が逆回転する場合に、第２減速歯車５から伝達軸６に動力を伝達可能に構成されている。なお、この第４クラッチ２４０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。
【０１０７】
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が第１減速歯車３の駆動歯車３ａと一体に形成されているのに対し、第４クラッチ２４０では、内輪１１が伝達軸６と一体に形成されると共に外輪１２が第２減速歯車５の被動歯車５ｂと一体に形成されている。
【０１０８】
これにより、外輪１２がスプラグ１３に対して、内輪１１との相対回転で内輪１１側からみて、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、第２減速歯車５から伝達軸６に動力が伝達される。一方、外輪１２がスプラグ１３に対して、内輪１１との相対回転で内輪１１側からみて、図５の反矢印Ｒｏ方向（以下「フリー方向」と称す）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、第２減速歯車５から伝達軸６への動力の伝達が遮断される。
【０１０９】
また、内輪１１がスプラグ１３に対して、外輪１２との相対回転で外輪１２側からみて、図５の矢印Ｒｉ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、伝達軸６から第２減速歯車５に動力が伝達される。一方、内輪１１がスプラグ１３に対して、外輪１２との相対回転で外輪１２側からみて、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、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達が遮断される。
【０１１０】
これに対し、外輪１２がスプラグ１３に対してロック方向へ回転する場合および内輪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、第２減速歯車５から伝達軸６への動力の伝達および伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達を遮断することができる。
【０１１１】
次いで、図１１から図１４を参照して、上述したように構成される動力伝達装置２０１の作動状態について説明する。図１１から図１４は、動力伝達装置２０１の内部構造を模式的に示した模式図である。なお、図１１から図１４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。
【０１１２】
ここで、図１１から図１４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１１（ｂ）、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）では、第１クラッチ１０、第２クラッチ２２０及び第４クラッチ２４０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。
【０１１３】
まず、図１１及び図１２を参照して、車両１００の前進時における動力伝達装置２０１の作動状態について説明する。図１１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。
【０１１４】
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から第１減速歯車３への動力の伝達は遮断される。
【０１１５】
一方で、この場合には、モータ１２１の動力が入力軸２から第２減速歯車５に伝達されることで、第２クラッチ２２０の外輪１２がロック方向へ回転すると共に第４クラッチ２４０の外輪１２がフリー方向へ回転する。その結果、第２クラッチ２２０により第２減速歯車５から伝達軸６に動力が伝達され、第１減速歯車３の被動歯車３ｂからデファレンシャル装置７を介して出力軸４に動力が伝達される。
【０１１６】
また、この場合には、被動歯車３ｂに伝達された回転が駆動歯車３ａに伝達されることで、第１クラッチ１０の外輪１２がフリー方向へ回転する。ここで、内輪１１及び外輪１２へのスプラグ１３の係合および解除は、内輪１１と外輪１２との回転速度差で決定されるため、この場合には、第１減速歯車３の減速比Ｄｈが第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されている分、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くなり、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。しかしながら、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した状態にあるので、第１減速歯車３から入力軸２への動力の伝達は遮断される。
【０１１７】
このように、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、モータ１２１からの入力回転を第２減速歯車５により減速して、第１減速歯車３よりも大きい減速比で減速することができる。
【０１１８】
これに対し、図１２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、入力軸２から第１減速歯車３に動力が伝達され、デファレンシャル装置７を介して出力軸４に動力が伝達される。
【０１１９】
また、この場合には、第１減速歯車３に伝達された回転が被動歯車３ｂから伝達軸６に伝達されることで、第２クラッチ２２０の内輪１１がフリー方向へ回転すると共に第４クラッチ２４０の内輪１１がロック方向へ回転する。この場合には、第１減速歯車３の減速比Ｄｈが第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されている分、第４クラッチ２４０では内輪１１の回転速度が外輪１２の回転速度よりも速くなり、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４クラッチ２４０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、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達を遮断することができる。
【０１２０】
また、第１減速歯車３の減速比Ｄｈが第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されている分、第２クラッチ２２０では内輪１１の回転速度が外輪１２の回転速度よりも速くなり、外輪１２がロック方向へ回転している状態にあっても、相対的に内輪１１がフリー方向へ回転している状態と等しくなる。よって、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達は遮断される。
【０１２１】
このように、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、モータ１２１からの入力回転を第１減速歯車３により減速して、第２減速歯車５よりも小さい減速比で減速することができる。
【０１２２】
次いで、図１３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２０１の作動状態について説明する。図１３に示すように、車両１００のコースト走行時には、出力軸４から逆動力が入力されることで、デファレンシャル装置７を介して第１減速歯車３に動力が伝達され、第１クラッチ１０の外輪１２がフリー方向へ回転する。
【０１２３】
一方で、この場合には、第１減速歯車３の被動歯車３ｂから伝達軸６に動力が伝達されることで、第２クラッチ２２０の内輪１１がフリー方向へ回転すると共に第４クラッチ２４０の内輪１１がロック方向へ回転する。その結果、第４クラッチ２４０により伝達軸６から第２減速歯車５に動力が伝達され、第２減速歯車５の駆動歯車５ｂから入力軸２に動力が伝達される。
【０１２４】
また、この場合には、入力軸２に回転が伝達されることで、第１クラッチ１０の内輪１１がロック方向へ回転する。この場合には、第１減速歯車３の減速比Ｄｈが第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されている分、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くなり、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から第１減速歯車３への動力の伝達を遮断することができる。
【０１２５】
このように、車両１００のコースト走行時には、出力軸４から入力される動力によりモータ１２１を発電機として機能させて、モータ１２１により発電した電力を電源に回生することができる。これにより、省エネルギー化を図ることができる。
【０１２６】
次いで、図１４を参照して、車両１００の後進時における動力伝達装置２０１の作動状態について説明する。図１４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。
【０１２７】
一方で、この場合には、モータ１２１の動力が入力軸２から第２減速歯車５に伝達されることで、第２クラッチ２２０の外輪１２がフリー方向へ回転すると共に第４クラッチ２４０の外輪１２がロック方向へ回転する。その結果、第４クラッチ２４０により第２減速歯車５から伝達軸６に動力が伝達され、第１減速歯車３の被動歯車３ｂからデファレンシャル装置７を介して出力軸４に動力が伝達される。
【０１２８】
また、この場合には、被動歯車３ｂに伝達された回転が駆動歯車３ａに伝達されることで、第１クラッチ１０の外輪１２がフリー方向へ回転する。しかしながら、その回転方向はフリー方向であるため、第１減速歯車３から入力軸２への動力の伝達は遮断される。
【０１２９】
以上説明したように、本実施の形態における動力伝達装置２０１によれば、第１実施の形態における動力伝達装置１と同様に、モータ１２１の動力を効率良く後輪１０２に伝達できると共に小型化を図ることができる。
【０１３０】
また、動力伝達装置２０１によれば、モータ１２１と直列に配置される入力軸２上の構成を少なくすることで、スペース効率の良いレイアウトとして、小型化を図ることができる。
【０１３１】
また、動力伝達装置２０１によれば、モータ１２１が逆回転する場合および出力軸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、第１減速歯車３よりも減速比の大きい第２減速歯車５により動力および逆動力を伝達することができる。よって、モータ１２１が逆回転する場合および出力軸４が正回転するように出力軸３に逆動力が入力される場合に、第１減速歯車３よりも減速比の大きい第２減速歯車５により動力および逆動力を伝達することができるので、より大きい駆動力を得ることができる。また、モータ１２１を発電機としてエネルギー回生する場合には、効率良くエネルギーを回生することができる。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
上記実施の形態では、荷重付与装置１５（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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
上記第１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。
【０１３７】
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く、また、車両１００の後進時に、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しても良い。
【０１３８】
上記第２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４クラッチ２４０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。
【０１３９】
同様に、車両１００のコースト走行時および後進時に、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しても良い。
【符号の説明】
【０１４０】
１              動力伝達装置
２              入力軸
３              第１減速歯車
４              出力軸
５              第２減速歯車
６              伝達軸
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）
２０，２２０    第２クラッチ
３０            第３クラッチ
１２１          モータ
２４０          第４クラッチ
Ａ，Ｂ        接点
Ｏ            軸心
【図１】
2010107064.tif 000003
【図２】
2010107064.tif 000004
【図３】
2010107064.tif 000005
【図４】
2010107064.tif 000006
【図５】
2010107064.tif 000007
【図６】
2010107064.tif 000008
【図７】
2010107064.tif 000009
【図８】
2010107064.tif 000010
【図９】
2010107064.tif 000011
【図１０】
2010107064.tif 000012
【図１１】
2010107064.tif 000013
【図１２】
2010107064.tif 000014
【図１３】
2010107064.tif 000015
【図１４】
2010107064.tif 000016
【国際調査報告】
2010107064.tif 000017
2010107064.tif 000018
2010107064.tif 000019
2010107064.tif 000020